Вказівки для розрахунку різців

По формі конструкції і виду обробки розрізняють токарні різці призматичного загального призначення і фасонні.

Призматичні токарні різці ділять проходні прямі (праві і ліві), упорні, розточувані для наскрізних і глухих отворів, підрзні. Відрізні, галтельні, різьбові і спеціальні.

Ріжуча частин різців в більшості випадків зображує собою пластинку з метало-керамічного сплаву, яку кріплять на різцях такими способами:

а) напайкою;

б) механічна;

в) за допомогою сил різання;

г) механічним кріпленням вставки з напаяною пластиною.

Геометричні параметри ріжучої частини визначають за літературою [3], [4].

Головні розміри токарних різців загального призначення з напаяними пластинами із твердого сплаву є в стандартах з ГОСТ 18877-73 до ГОСТ 18885-73, а з пластинами із швидкоріжучої сталі – в стандартах від ГОСТ 18870-73 до ГОСТ 18876-73.

Розміри спеціальних різців є у відповідних стандартах.

Технічні вимоги до різців, обладнаних пластинами з твердих сплавів, є в                 ГОСТ 5688-61, до різців із швидкоріжучої сталі є в ГОСТ 10047-62.

Переважає прямокутна форма перетину державки різців, при якій врізання пластини найменше послаблює державку.

Державки з квадратними формами перетину краще опираються деформаціями складного перегину і застосовується для розточувальних і автоматно-револьверних різців, а також коли відстань від лінії центрів верстату до опорної поверхні різця не дуже велика. Державки з круглою формою перетину застосовують для розточувальних, різьбових, токарно-потилочних та інших різців.

Розміри поперечного перерізу державки різця вибирають в залежності від сили різання, матеріалу державки, виліту різця та інших факторів по СТ СЄВ 153-75               (табл.12 ст.281)

Сторону b або діаметр d поперечного перерізу державки різця визначають по формулах:

 Квадратний переріз h=b

Прямокутний переріз (h»1,6b)

Круглий переріз

P_z – сила різання, Н (кгс); l – виліт різця, м (мм):s_н.д. – допустима напруга на перегин матеріалу державки, МПа (кгс/мм²); для державок із незагартованої вуглецевої сталі s_н.д.=200¸300 МПа для державок з вуглецевої сталі, після термічної обробки за режимом швидкоріжучої сталі, s_н.д. – максимальне збільшення в 2 рази, при поривчастому знятті стружки і швидкісному різанні s_н.д.= 100¸150 МПа.

A-A

b

При розрахунку відрізних різців на міцність враховують, що небезпечним є місце переходу від головки різця до тіла. Для різців з відношенням розмірів перерізу  ширина небезпечного перерізу (мал.1.)

 

Максимальне навантаження, допустиме міцністю різця, якщо є розміри перерізу державки.

Для різця прямокутного перерізу:

Для різця круглого перерізу:

Максимальне навантаження, допустиме жорсткістю різця, визначають з розрахунку стріли перегину різця:

f – допустима стріла перегину різця (при попередньому точінні f=0,1×10^{-3 м), при остаточному точінні f=0,05}×10^{-3 м, Е – модуль пружності матеріалу різця (вуглецева сталь Е=1,9}×10¹¹¸2,5×10¹¹ Па (19500¸21500 кгс (мм²))); І – момент інерції перерізу державки (для прямокутного перерізу , круглого 0,05×d⁴×l – відстань від вершини різця до небезпечного перерізу), м/мм

Необхідно, щоб сила Р_z була менше максимально допустимих навантажень Р_z.доп. та Р_{z. жорст.}

Р_z£ Р_z.доп.; Р_z£ Р_{z. жорст.}

Після розрахунку інструменту складають його робоче креслення, на якому вказані всі дані, необхідні для виготовлення інструменту. Креслюнок повинен бути виготовлений за вимогами ЕСКД.

Приклад

Розрахувати і сконструювати токарний прохідний різець з пластинкою з твердого сплаву для чорнового обточування вала із сталі 45 з межею міцності s_в.д.=750МПа діаметр заготовки D=80 мм, припуск на обробку (на сторону) h=3,5 мм, подача S= 0,2 мм/об, виліт різця l=60 мм.

Розрахунок

1. Для державки різця вибираємо вуглецеву сталь 50 з s_в=650 МПа і допустимою напругою на згин s_н.д.=200 МПа
2. Сила різання  (417кгс)

де К_р=1 – поправочний коефіцієнт.

1. Ширина прямокутного перерізу за умовою, що h~1,6b

мм

Приймаємо найближчий за стандартом СТ СЕВ 153-75 ([2] табл.28, додаток) більший переріз державки (b=16 мм).

Керуючись наведеними співвідношеннями, одержимо висоту державки різця =1,6=1,6×16=25,6 мм

Приймаємо h=25 мм

1. Перевіряємо міцність і жорсткість державки різця:

а) максимальне навантаження, допустиме міцністю різця.

кгс

В одиницях СІ

Н

б) максимальне навантаження, допустиме жорсткістю різця

Н

де f=0,1×10^{-3 м (f=0,1мм) – допустима стріла перегину різця при попередньому точінні, Е=2}×10⁵ МПа = 20000 кгс, Е – модуль пружності матеріалу різця; l=60 мм – виліт різця І – момент інерції прямокутного перерізу державки:

мм⁴

або в одиницях СІ

м⁴

Різець має достатню міцність і жорсткість, так як

Р_z.доп.> Р_z< Р_{z. жорст.} (5500>4170<5770)

1. Конструктивні розміри різця беремо з СТ СЕВ 190-75:

а) загальна довжина різця L=140 мм. ()

б) відстань від вершини по боковій поверхні в напрямку головної ріжучої кромки h=6 мм

в) радіус заокруглення вершини головки різця R=0,4 мм

г) пластина з твердого сплаву С=16мм; форма № 0239А по ГОСТ 2209-82.

1. Геометричні параметри ріжучої частини різця вибираємо по карті 18 посібника [3].
2. За ГОСТ 5688-61 приймаємо:

а) Параметри шорсткості передньої і задньої поверхонь ріжучої частини різця і опорної поверхні державки;

б) граничні відхилення габаритних розмірів різця;

в) марку твердого сплаву пластини і матеріалу державки;

г) вміст і місце маркировки.

1. Виконуємо робоче креслення різця з вказаними головними технічними вимогами.

Приклад

Розрахувати і сконструювати токарний прохідний різець з пластиною з твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки D=30 мм, припуск h=2 мм, виліт різця l=30 мм. Режим різання для даних вимог обробки визначити за нормативами [6]. Матеріал заготовки сталь СТЗ s_в=400 МПа. Параметр шорсткості R_z=63, довжина заготовки 300 мм.

Розрахунок:

1. Матеріал для державки різця беремо вуглецеву сталь 50 з s_в=650 МПа і допустимою напругою на згин s_н.д=200 МПа.

2. Форма передньої поверхні – радіусна з фаскою j=45°, j₁=45°, a=8°, g=10°, l=-5°, r=1мм [3]

3. Призначаємо максимальний режим різання:

t=h=2 мм; S=0,5 мм/об

С_v=350; x=0,15; y=0,35; m=0,2; T=60

4. Визначаємо силу різання:

С_рz=300; x=1; y=0,75; n=0,15

Н

5. Визначаємо переріз державки різця з умови:

; ;

мм

 мм

6. Одержані розміри заокруглюємо до стандартних значень (ст. 78, т.28 [2] додаток) Н=12 мм, b=8 мм.

7. Здійснюємо перевірку різця по мех. Навантаженню, визначеному з умови допустимої стріли згину різця.

мм⁴

8. Знаходимо максимальне навантаження, допускаєме міцністю різця.

;

 

 

 

 

1. Матеріал державки різця – сталь 50 за ГОСТ 1050 – 88.

2. Пластина ріжуча з твердого сплаву Т5К10 за ГОСТ 2209-82.

3. Матеріал припоя – латунь ЛБ8 чи іншої марки за ГОСТ 15527 – 70*. Товщина шару припоя 0,1 мм. Розрив шару припоя не повинен бути більшим 20% його загальної довжини.

4. Основні розміри різця повинні задовільняти стандартам СТ СЄВ 190 – 75.

5. Невказані граничні відхилення розмірів  (ГОСТ 25347 - 82).

6. Маркувати марку твердого сплаву, розмір різця, товарний знак завода – виробника       (Т5К10 – 12 – 3 - 0);

ЗАВДАННЯ

Варіант №1

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки                  D = 30 мм; припуск на сторону h = 2; параметр шорсткості R_z = 6,3; виліт різця l = 30мм; матеріал заготовки – Сталь Ст3; δ_в = 600 МПа.

Умови праці – довжина заготовки = 300мм.

Варіант №2

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки             D = 42 мм; припуск на сторону h = 3; параметр шорсткості R_z = 32; виліт різця     l = 30мм; матеріал заготовки – Сталь Ст5; δ_в = 600 МПа.

Умови праці – довжина заготовки = 300мм.

Варіант №3

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки               D = 75 мм; припуск на сторону h = 5; параметр шорсткості R_а = 2; виліт різця      l = 40мм; матеріал заготовки – Сталь 40Г; δ_в = 600 МПа.; НВ = 229; 

Умови праці – довжина заготовки = 300мм.

Варіант №4

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки                 D = 100 мм; припуск на сторону h = 6; параметр шорсткості R_z = 32; виліт різця l = 40мм; матеріал заготовки – Сталь 38ХА; НВ = 207; δ_в = 600 МПа.

Умови праці – довжина заготовки = 300мм.

Варіант №5

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки                  D = 200 мм; припуск на сторону h = 8; параметр шорсткості R_z = 16; виліт різця l = 60мм; матеріал заготовки – Сталь 40ХН; δ_в = 1000 МПа.

Умови праці – ВПІД (СПИД) – недостатня.

Варіант №6

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки               D = 250 мм; припуск на сторону h = 8; параметр шорсткості R_z = 16; виліт різця l = 60мм; матеріал заготовки – Сталь ХГ; δ_в = 1100 МПа.

Варіант №7

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки               D = 50 мм; припуск на сторону h = 2; параметр шорсткості R_z = 32; виліт різця l = 60мм; матеріал заготовки – СЧ 30; НВ = 200.

Варіант №8

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки                D = 100 мм; припуск на сторону h = 3; параметр шорсткості R_а = 2; виліт різця l = 40мм; матеріал заготовки – СЧ 15; НВ = 175;

Умови праці – φ = 30º.

Варіант №9

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки               D = 50 мм; припуск на сторону h = 2; параметр шорсткості R_z = 63; виліт різця l = 30мм; матеріал заготовки – Сталь Ст3; δ_в = 600 МПа.

Варіант №10

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки                  D = 60 мм; припуск на сторону h = 3; параметр шорсткості R_z = 16; виліт різця      l = 30мм; матеріал заготовки – Сталь Ст5; δ_в = 600 МПа.

Умови праці – φ = 45º.

Варіант №11

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки               D = 70 мм; припуск на сторону h = 4; параметр шорсткості R_z = 32; виліт різця     l = 40мм; матеріал заготовки – Сталь 40Г; δ_в = 750 МПа.

Варіант №12

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки               D = 80 мм; припуск на сторону h = 2,5; параметр шорсткості R_а = 2; виліт різця l = 40мм; матеріал заготовки – Сталь 40Х; δ_в = 750 МПа.

Умови праці – довжина заготовки = 200мм.

Варіант №13

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки             D = 65 мм; припуск на сторону h = 1,5; параметр шорсткості R_z = 32; виліт різця l = 30мм; матеріал заготовки – Сталь 40ХН; δ_в = 1000 МПа.

Умови праці – довжина заготовки = 300мм.

Варіант №14

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки                 D = 100 мм; припуск на сторону h = 1; параметр шорсткості R_а = 2; виліт різця        l = 40мм; матеріал заготовки – Сталь СЧ 30; НВ = 200.

Умови праці – φ = 30º.

Варіант №15

Розрахувати і сконструювати токарний складений прохідний різець з пластиною із твердого сплаву для обточування валу. Діаметр заготовки               D = 100 мм; припуск на сторону h = 1; параметр шорсткості R_z = 16; виліт різця l = 30мм; матеріал заготовки –СЧ 15; НВ = 175.

Умови праці – φ = 45º.

Додаток [ т. 28, с. 98 (2) ]

28. Размеры сечений корпусов резцов, мм

4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80	4×4 5×5 6×6 8×8 10×10 12×12 16×16 20×20 25×25 32×32 40×40 50×50 63×63 80×80	– – 6×5 8×6 10×8 12×10 16×12 20×16 25×20 32×25 40×32 50×40 63×50 80×63	– – 6×4 8×5 10×6 12×8 16×10 10×12 26×16 32×20 40×25 50×32 63×40 80×50	– – 6×3 8×4 10×6 12×6 16×8 20×10 25×12 32×16 40×20 50×25 63×32 80×40
* При применении прямоугольных сечений корпусов это значение является предпочтительным.