Рекомендации для расчета режущего инструмента при выполнении дипломного и курсового проекта общие вопросы проектирования режущего инструмента icon

Рекомендации для расчета режущего инструмента при выполнении дипломного и курсового проекта общие вопросы проектирования режущего инструмента


Смотрите также:
Методические указания к курсовому проекту "Расчет и проектирование режущего инструмента"...
3 11. Выбор и описание режущего инструмента...
Теоретическое обоснование Работ ы 8 изучение теплостойкости сплавов для режущего инструмента...
Прогнозирование стойкости минералокерамического режущего инструмента на основе нейросетевых...
Исследование мощности и кпд замкнутой дифференциальной гидростатической передачи с внутренним...
Реферат на тему: «Фрезерные станки с числовым программным управлением (чпу)»...
Методические указания по выполнению курсового (дипломного) проектирования Общие положения...
Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Проектирование инструмента”...
Методика расчета режима резания при зубодолблении. Паспортные данные зубодолбежного станка...
Физическая сущность магнитно-электрического упрочнения...
Учебно-методический комплекс дисциплины процессы резания металлов и режущий инструмент на...
С. П. Колотовкин организация курсового проектирования...



Загрузка...
скачать
РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ РАСЧЕТА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ДИПЛОМНОГО И КУРСОВОГО ПРОЕКТА


Общие вопросы проектирования режущего инструмента


Общий порядок проектирования инструмента включает следующие основные этапы:

• составление технического задания на проектирование инструмента согласно требованиям ГОСТ 2.103-68 и ГОСТ 15.001-73, определение вида инструмента, его конструктивного оформления (насадного, хвостового, стержневого) и основных размеров;

• составление общей схемы расчета и его последовательности:

• выбор материала режущей части, типа конструкции (цельная, составная, сборная) и основных размеров конструктивных элементов;

• геометрические, точностные, прочностные и другие расчеты основных размеров режущей части, профиля режущих кромок, исполнительных размеров (диаметра посадочного отверстия и др.);

• определение остальных размеров;

• оформление рабочего чертежа инструмента и назначение технических требований;

• проверка обеспечения требований по точности обработки, производительности, экономичности и другим критериям разработанной конструкции инструмента.

Поскольку для каждого конкретного случая возможны различные решения поставленных задач, то в проекте должна быть дана оценка рассматриваемых и принимаемых вариантов решений, выполняемая по разным критериям: металлоемкости и производительности инструмента, числу возможных переточек инструмента, влиянию прочностных характеристик на предельные режимы обработки и др.

При выполнении заданий исследовательского или поискового характера должно быть предусмотрено предварительное проведение исследования литературных и патентно-лицензионных источников.

Проектирование ведут на основе имеющегося стандартного инструмента аналогичного назначения с максимальным использованием стандартизованных и унифицированных элементов конструкции (корпуса, оправки, элементы крепления пластин и т. д.).

Для инструмента с твердым сплавом возможно применение пластин с износостойкими покрытиями из карбида, нитрида или карбонитрида титана. Формы и условные обозначения твердосплавных пластин, предназначенных для напайки, их 15 конструкции, размеры и области применения установлены ГОСТ 2209-82, ГОСТ 17163-82, ГОСТ 20312-82, ГОСТ 25395-83. ГОСТ 25396-82, ГОСТ 25398-82, ГОСТ 25401-82, а неперетачиваемых многогранных пластин - по ГОСТ 19042-80 ... ГОСТ 19086-80.

Выбор материала частей инструмента производится в зависимости от его типа, назначения, размеров, условий работы и технологии изготовления инструмента.

Для установки инструмента на станке предназначена присоединительная часть, которая обеспечивает правильную ориентацию его относительно рабочих органов станка и воспринимает усилия, возникающие в процессе резания. По форме рабочей поверхности присоединительная часть выполняется плоской, цилиндрической или конической.

Плоскости в конструкции присоединительной части используются в конструкциях резцов, ножей и зубьев сборного инструмента, плоских и шпоночных протяжек. Сечение присоединительной части в этом случае имеет форму прямоугольника или трапеции. При работе на растяжение проводят проверку или расчет на прочность, во всех других случаях - на прочность и жесткость.

Концевые инструменты крепят с помощью цилиндрических (ГОСТ 9523-84) и конических (ГОСТ 25557-82) хвостовиков, выполняемых обычно в виде конусов Морзе. Присоединительную часть цилиндрической формы (хвостовик) имеют стержневые инструменты диаметром до 18 мм с креплением в патронах, упругих втулках или оправках. Передача крутящего момента осуществляется за счет сил трения, поэтому возможно проскальзывание инструмента с повреждением присоединительной поверхности. С целью предотвращения таких ситуаций, инструмент с цилиндрическим хвостовиком, работающий с большими крутящими моментами (развертки, метчики) выполняют с квадратом [1].

Методика расчета хвостовиков приведена в [2,3].

Стержневой инструмент, как правило, выполняют с центровыми отверстиями формы А, В или R. Отверстия формы А применяют, когда необходимость в центровом отверстии после изготовления инструмента отпадает, отверстия формы В – когда центровые отверстия используют при переточках и эксплуатации инструмента, отверстия формы С - для инструментов повышенной точности, так как они обеспечивают более точное базирование при обработке и переточках.

В целях экономии инструментальных материалов современные инструменты общего назначения выполняют, как правило, составными. Соединение рабочей части или зубьев осуществляют сваркой, пайкой, склеиванием или зачеканкой. В сборных конструкциях - механическим креплением при помощи замков, втулок, планок штифтов, клиньев с уклоном 3...5° и рифлений с углом профиля 90° с шагом 0,75; 1,0 и 1,5 мм и высотой профиля 0,14; 0,20 и 0,32 мм соответственно.


^ Указания для расчета токарных резцов.


Геометрические элементы лезвия определяют по литературе [4] или другим справочникам по обработке металлов резанием.

Наиболее благоприятной является прямоугольная форма сечения державки резцов, при которой наблюдаются наименьше нагрузки на корпус. Корпус с квадратной формой сечения лучше сопротивляется сложному изгибу и применяется для расточных и автоматно-револьверных резцов, а также в других случаях, когда расстояние от линии центров станка до опорной поверхности резца недостаточно велико. Корпус с круглой формой сечения применяют для расточных резьбовых, токарно-затыловочных и других резцов, так как он позволяет осуществлять поворот резца и изменять углы его заточки.

Размеры поперечного сечения корпуса резца выбирают в зависимости от силы резания, материала корпуса, вылета резца и других факторов. Нормализованные размеры поперечного сечения корпуса резцов выбирают по справочникам.

Ширину b или диаметр d поперечного сечения корпуса резца можно определить по формулам:

при квадратном сечении (h = b)





при прямоугольном сечении (h ≈ 1,6·b)





при круглом сечении





где  - главная составляющая силы резания, Н (кгс);  - вылет резца, м (мм);  - допустимое напряжение при изгибе материала корпуса, МПа (кгс/мм2); для корпуса из незакаленной стали  = 200...300 МПа (≈ 20...30 кгс/мм2), для корпуса из углеродистой стали, подвергнутого термической обработке по режиму быстрорежущей стали,  можно максимально увеличить в 2 раза, при прерывистом процессе снятия стружки и скоростном резании принимают  = 150 МПа (≈ 10...15 кгс/мм2).


При расчете отрезных резцов на прочность учитывают, что опасным сечением отрезного резца является место перехода от рабочей части к корпусу. Для резцов с наиболее часто встречающимся соотношением размеров сечения b/h = 1/6 ширина опасного сечения (рис.1)





Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца при известных размерах сечения корпуса резца:

для резца прямоугольного сечения





для резца круглого сечения





Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца, определяется с учетом допустимой стрелы прогиба резца




где f – допускаемая стрела прогиба резца при предварительном точении, f = 0,1·10-3 м (≈ 0,1 мм), при окончательном точении f = 0,05·10-3 м (≈ 0,05 мм); E – модуль упругости материала резца [для углеродистой стали E = 1,9·1011 ÷ 2,15·1011 Па = 1,9·105 ÷ 2,15·105 МПа (19500 ÷ 21500 кгс/мм2)]; J – момент инерции сечения корпуса (для прямоугольного сечения  , для круглого сечения 0,05d4); l – расстояние от вершины резца до рассматриваемого (опасного) сечения (вылет резца), м (мм).

Необходимо, чтобы сила ^ Pz была меньше максимально допустимых нагрузок Pz доп и Pz жест или равна им: Pz  Pz доп; Pz Pz жест.

После расчета инструмента составляют его рабочий чертеж, на котором указывают все данные, необходимые для изготовления сконструированного инструмента. Чертеж должен удовлетворять всем требованиям ЕСКД.


^ Расчет сверл, зенкеров разверток.


Проектирование сверла включает выбор основных конструктивных элементов на основе подходящих стандартных сверл с проверкой их применимости к конкретным условиям обработки, а в необходимых случаях - расчет профиля стружечной канавки и элементов зуба и сердцевины сверла.

Диаметр сверла выполняют на (0,02...0,15) мм меньше номинального в зависимости от диаметра и класса точности сверла (с целью компенсации разбивки отверстия) и обратной конусностью в одну-две угловых минуты (0,03...0,1 мм на 100 мм длины).

Длина рабочей части сверла выбирается в зависимости от длины обрабатываемого отверстия и возможности доступа к нему.

Геометрию заточки выбирают исходя из диаметра сверла и группы обрабатываемого материала.

Проверка сверла на прочность включает проверки по крутящему моменту и осевой силе и состоит из следующих этапов:

  1. Определение по нормативной литературе осевое усилие действующее на сверло Px и крутящий момент Мкр.

  2. Определение необходимого размера конуса (если по условию сверло должно иметь конусный хвостовик). Для этого находим момент трения между хвостовиком и втулкой:


Мтр 


Приравниваем момент трения к максимальному моменту сил сопротивления резанию, т.е. к моменту, создающемуся при работе затупившимся сверлом, который увеличивается до 3 раз по сравнению с моментом, принятым для нормальной работы сверла. Таким образом, момент трения должен быть равен 3Мкр. Следовательно,


3Мкр = Мтр  но 


Средний диаметр конуса хвостовика находим по формуле:





где Мкрмомент сопротивления сил резания Н·м (кгс·мм); Pxосевая составляющая силы резания Н (кгс); μ=0,096 – коэффициент трения стали по стали; угол θ для большинства конусов Морзе равен приблизительно 1̊ 30ˊ; sin1̊ 30ˊ = 0,02618; Δθ = 5ˊ - отклонение угла конуса.

По таблице ГОСТ 25557 – 82 выбираем ближайший больший конус, т.е принимаем сверло с усиленным конусом.

  1. Определение длины сверла. Общая длина сверла ^ L; длина рабочей части l0 хвостовика и шейки l2; и другие элементы конуса могут быть приняты по стандартам.

  2. Определение геометрических и конструктивных параметров рабочей части сверла. По нормативам находим форму заточки, угол наклона винтовой канавки ω, угол при вершине конуса 2φ, шаг винтовых канавок находим по формуле:





  1. Толщину dс сердцевины сверла выбирают в зависимости от диаметра сверла по таблице 1:

Таблица1.

Рекомендуемые значения толщины сердцевины dc

D, мм

0,25...1,25

1,5...12,0

13,0...80,0

dс, мм

(0,28...0,20) D

(0,19...0,15) D

(0,14...0,25) D


Сверла, оснащенные твердым сплавом и твердосплавные делают более жесткими – с диаметром сердцевины около 0,3D. По направлению к хвостовику диаметр сердцевины увеличивается на (1,4...1,5)мм на 100 мм длины для сверл из быстрорежущей стали и на (1,7..1,8) мм для сверл твердосплавных.

  1. Обратная конусность сверла (уменьшение диаметра по направлению к хвостовику) на 100 мм длины рабочей части сверла принимается по таблице 2:

Таблица 2.

^ Рекомендуемые значения обратной конусности

D, мм

До 6

Св. 6

Св. 18

Обратная конусность, мм

0,03 – 0,08

0,04 – 0,10

0,05 – 0,12




  1. Рекомендуемые размеры ленточки на калибрующей части сверл по ширине b и высоте h указаны в табл.3.

Таблица 3.

Рекомендуемые размеры ленточки спиральных сверл b и h, мм.

Интервалы диаметров, мм




2...5

5...8

8...10

10...12

12...15

15...20

20...25

25...30

30...35

35...40

40...45

45...50

50...80

b

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,2

1,6

1,8

1,8

2,0

2,3

2,6

3,0

h

0,1

0,2

0,3

0,4

0,4

0,6

0,7

0,8

0,9

0,9

1,0

1,2

1,5

  1. Ширина пера определяется по формуле В = 0,58 D.

  2. Определение геометрических элементов профиля фрезы для фрезерования канавки сверла:

Большой радиус профиля


R0 = CRCrCфD,


где








при отношении толщины сердцевины  к диаметру сверла D, равном 0,14,  = 1;





где Dф – диаметр фрезы. При Dф =   = 1.

Меньший радиус профиля


 где 

Ширина профиля B = R0 + .

  1. П
    о найденным размерам строим профиль канавочной фрезы рис.2. Устанавливаем основные технические требования и допуски на размеры сверла.

  2. Выполняем рабочий чертеж.


Основой при проектировании специальных зенкеров и разверток так же служит стандартный инструмент, который подлежит необходимой доработке.

В связи с достаточной прочностью этих видов инструмента, проверки на прочность для них проводят только в особых случаях.

Проектирование зенкеров в этом случае сводится, как правило, к выбору его типа (насадной, хвостовой), конструкции (цельный, составной или сборный), числа зубьев и определению конструктивных размеров и геометрии заточки.

Проектирование разверток аналогично проектированию зенкеров с той разницей, что развертка это инструмент, обеспечивающий точность отверстия при высоких требованиях к нему. Поэтому на вопросы обеспечения точности следует обратить особое внимание. Так, с целью снижения уровня разбивки и предотвращения вибраций при обработке, угловой шаг зубьев разверток делают неравномерным. А к взаимному расположению зубьев и базовых поверхностей разверток предъявляют очень жесткие требования.

Достаточно жесткие требования предъявляются и к остальным поверхностям разверток. Допуск радиального биения хвостовика разверток относительно оси центровых отверстий или оси посадочного отверстия 0,010 мм для разверток диаметром до 30 мм и 0,015 . свыше 30 мм.

Предельные отклонения размеров разверток:

общей длины и длин рабочей части, хвостовика и квадрата . h16;

диаметра цилиндрического хвостовика машинных разверток . h9, ручных . f9;

конуса Морзе: чистовых для квалитетов 6 и 7 и черновых №1 и №2 - IТ7;

остальных - IТ8.


^ Проектирование фрез.


Основные размеры фрез, геометрические параметры и технические требования к ним приведены в стандартах или справочной литературе. Геометрические элементы лезвия можно выбрать по нормативам или справочной литературе. Форму и размеры пластин из твердого сплава, марку твердого сплава выбирают также по ГОСТу.

Наружный диаметр фрезы D зависит от диаметра оправки, размеров обрабатываемой поверхности, припуска на обработку и других факторов.

Обычно при конструировании фрез для определения диаметров оправки и цилиндрической фрезы пользуются следующим соотношением: D = (2,5…3) d.

Порядок расчета фрез следующий:

  1. Предварительно задаемся длиной ^ L фрезы (для заданной ширины фрезерования B) и соответственно ее диаметром D’, числом зубьев z и углом ω.

  2. По справочнику определяем скорость движения подачи Sz (мм/зуб).

  3. Диаметр отверстия под оправку:





Здесь  - суммарный момент при изгибе и скручивании оправки, Н·м (кгс·мм):





где ^ P – равнодействующая сил Pz и Py; P = 1,411 Pz; lрасстояние между опорами фрезерной оправки (длина посадочного участка оправки), мм;  - допустимое напряжение на изгиб оправки для конструкционных сталей;  = (180...250)·106 МПа (~18 – 25 кгс/мм2).

Pz определяется по нормативам или справочнику, полученное значение d округляется до ближайшего диаметра отверстия фрезы по ГОСТ 9472 – 83.

Далее по формуле D = (2,5…3) d окончательно устанавливается наружный диаметр фрезы и по стандарту принимается ближайший к расчетному. Значение длины фрезы L также берется из стандартов.

  1. Рассчитывается окончательное число зубьев фрезы . Значение коэффициента m зависит от типа фрезы и выбирается по тал.4.

Таблица 4.

Значения коэффициента m для определения числа зубьев фрезы.

Цилиндрические

Торцовые цельные

Угловые

Фасонные

Дисковые

Цельные

Сборные

Крупнозубые с ω≤30̊

Мелкозубые с ω=15...20̊

с ω=20̊

с ω=45̊

Крупнозубые

Мелкозубые

1,05

2

0,9

0,8

1,2

2

2,5-2,8

1,5-2

2




  1. Определяется шаг зубьев фрезы:

окружной торцовый шаг





осевой шаг





  1. Проверяются полученные величины z и Sос на условие равномерного фрезерования:




С должно быть целым числом или величиной, близкой к нему.


^ Проектирование протяжек.


Задача проектирования протяжки сводится к выбору схемы резания и определения конструктивных элементов ее зубьев и протяжки в целом, исходя из выбранных режимов резания, формы и размеров обрабатываемой поверхности и свойств обрабатываемого материала. При этом следует учитывать особенности процесса резания при протягивании и то, что протяжки - это один из наиболее дорогих видов инструмента в связи с высокими затратами на их изготовление и большими размерами.

Схему резания и форму режущих кромок выбирают в зависимости от назначения протяжки и формы обрабатываемой поверхности с учетом получения оптимальной конструкции протяжки, т.е. обеспечения наименьшей ее длины при обеспечении прочности зубьев и протяжки в целом и наиболее полном использовании тяговой силы двигателя станка.

Одной из наиболее важных особенностей протягивания является обязательное условие обеспечения размещения стружки в канавке между зубьями, исходя из которого и рассчитывают размеры канавок. Глубина стружечных канавок непосредственно влияет на поперечное сечение тела протяжки и тем самым определяет ее прочность.

На режущих кромках большой ширины (больше 6...8 мм) для улучшения условий формирования стружки делают стружкоразделительные канавки треугольной (с углом 45...60°) или радиусной формы. Стружкоразделительные канавки выполняются только на режущих зубьях в шахматном порядке. Повышенный износ лезвий по уголкам канавок и ухудшение процесса заполнения канавки стружкой являются недостатком такой конструкции протяжки. Поэтому более целесообразны протяжки групповой схемы резания (переменного резания), например круглые протяжки с выкружками на зубьях.

Расчет протяжек. Режущую часть протяжки рассчитывают с учетом прочности и возможности размещения стружки в канавке. Конструкция протяжки должна обеспечить требуемые размеры и качество обработанной поверхности детали и иметь минимальную длину с целью уменьшения расхода материала и трудоемкости изготовления.

При расчете протяжек определяют:

• размеры конструктивных элементов режущей части, исходя из прочности тела протяжки, силы протягивания и соответствия этой силы тяговой силе двигателя станка, удовлетворения условий формирований и размещения стружки в стружечных канавках, из наименьшей длины протяжки и соответствия этой длины длине хода ползуна протяжного станка, возможности изготовления протяжки;

• исполнительные размеры калибрующих зубьев, обеспечивающие требуемые параметры обработанных поверхностей.

Все необходимые указания для расчетов элементов конструкции протяжек приведены в литературе [1].

Далее расчет протяжек сводится к проверке конструкции на прочность.

Расчет конструкции на разрыв во впадине первого зуба:





где  - максимально допустимая главная составляющая силы резания Н (кгс), рассчитываются по формулам приведенным в [1] или берется по нормативам в справочной литературе; Fплощадь опасного поперечного сечения во впадине первого зуба





 - диаметр зуба, hглубина канавки; напряжение в опасном сечении (если площадь опасного сечения хвостовика <F, то расчет надо вести по ).

Напряжение в опасном сечении σ не должно превышать допустимого напряжения табл.5.


Таблица 5.

Допустимое напряжение для материала протяжек и прошивок.

Инструмент

σ, МПа (кгс/мм2), для материала режущей части

Быстрорежущие стали

Легированные стали

Круглые, шлицевые, эвольвентные, елочные протяжки

350 (35)

300 (30)

Шпоночные, плоскиеии другие протяжки с несимметричным приложением нагрузки

200 (20)

150 (15)

Прошивки

600 (60)

600 (60)

Примечание. Для конструкционных сталей, из которых изготовлен хвостовик, если инструмент сварной, σ = 250 МПа (25 кгс/мм2).



Расчет хвостовика на смятие





где  - опорная площадь замка





Допустимое напряжение при смятии не должно превышать 600 МПа.

Далее выполняется рабочий чертеж протяжки и выбираются технические требования.


^ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


  1. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов. Учебное пособие для ВУЗов / Под ред. Г.Н.Кирсанова - М.: машиностроение. 1986. - 288 с.

  2. Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач по резанию металлов и режущему инструменту. Изд. 3-е. - М.: Машиностроение, 1976. -288с.

  3. Аршинов В.А. Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. Изд. 3-е. - М.: Машиностроение, 1976 - 440с.

  4. Справочник технолога машиностроителя. В двух томах.\ Изд 4-е. Под ред. Косиловой и Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985.

  5. Справочник конструктора –инструментальщика / Под общ. ред. В.А. Гречишникова и С.В. Кирсанова. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2006. – 542 с.: ил – (Библиотека конструктора)

  6. Боровский Г.В., Григорьев С.Н., Маслов А.Р. Справочник инструментальщика / Под общей редакцией А.Р. Маслова. – 2-е изд., испр. – М.: Машиностроение, 2007. – 464 с.: ил.





Скачать 204,67 Kb.
оставить комментарий
Дата02.10.2011
Размер204,67 Kb.
ТипДиплом, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

хорошо
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх