Конструкция режущего инструмента

  Для разрабатываемого технологического процесса желательно применять стандартный инструмент, так как он более дешевый, но можно разработать специальный, комбинированный, фасонный инструмент, позволяющий совмещать обработку нескольких поверхностей, сокращая тем самым основное время.

Для одной из операций проектируемого технологического процесса дипломным заданием предусмотрена разработка конструкции режущего инструмента. Режущими инструментами могут быть: фасонные резцы, наборы фрез, протяжки для фасонных поверхностей, сверла, многоступенчатые зенкеры и развертки, комбинированный инструмент и др.

Проектирование режущего инструмента, помимо разработки его конструкции, должно включать необходимые расчеты геометрических параметров, посадочных размеров инструмента, например, сечения державки резца, диаметра отверстия фрезы, размера конусного хвостовика сверла или зенкера, числа зубьев, размера затылования зуба фрезы, шага винтовой канавки и др. Во всех случаях желательно провести расчет на прочность. Выбор материала для инструмента должен производиться, в зависимости от формы и размеров инструмента, материала обрабатываемой заготовки, принятых режимов резания и типа производства.

После расчета выполняют чертеж режущего инструмента. На чертеже указывают все данные, необходимые для изготовления инструмента. Он должен иметь достаточное количество видов, разрезов и сечений для того, чтобы дать наглядное представление о форме и конструкции инструмента.

На чертежах допускаются следующие упрощения:

- у многолезвийного инструмента вычерчивают только 2...3 зуба;

- винтовые линии, например у фрез, заменяют прямыми линиями;

- канавки у разверток, метчиков и фрез можно не показывать,

- сечения с обозначениями геометрических параметров вычерчивают неполными;

-профиль фасонного инструмента вычерчивают в большом масштабе или заменяют чертежом шаблона и контршаблона: на чертежах метчиков, зенкеров, сверл помещают профиль канавочной фрезы, используемой при изготовлении инструментов этих видов.

На чертеже должны быть указаны технические требования к изготовлению и

приемке данного инструмента: материал; твердость инструмента (для сборного инструмента — твердость отдельных частей); предельные отклонения (допуски), непосредственно обеспечивающие качество и точность работы инструмента; содержание маркировки и ее место. Предельные отклонения формы и расположения поверхностей предпочтительнее указывать на чертежах условными значками.

ПРИМЕР: Расчет плоской шпоночной протяжки

Протяжки являются высокопроизводительным режущим инструментом, применяемым для обработки внутренних и наружных поверхностей деталей в условиях серийного и массового производства. Они обеспечивают получение точности до 7…9 квалитета точности и до 9 класса шероховатости обработанной поверхности.

Высокая производительность протягивания объясняется тем, что в работе одновременно участвуют несколько режущих зубьев, обеспечивающих большую суммарную длину режущих кромок.

По характеру обрабатываемых поверхностей протяжки разделяют на внутренние и наружные. Внутренние протяжки обрабатывают отверстия, наружные предназначены для обработки плоскостей и фасонных поверхностей. По конструкции протяжки делятся на цельные, составные и сборные. 

Исходные данные:

1. Длина обрабатываемого отверстия L = 65мм.

2. D = 40Н9 мм, D₁ = 60 мм, b = 12D10 мм, t₁ = 3,6 мм, r =0,3 мм.

3.Материал обрабатываемой детали Сталь 12ХН3А ГОСТ19265-83;

 s = 64 кгс/мм², d = 22%.

4. Станок, на котором будет работать протяжка, 7А520 клиновой.

         

Рисунок 7 - Эскиз детали обрабатываемой протяжкой.

Расчет протяжки

1. Назначаем материал протяжки сталь ХВГ ГОСТ 19265-83.

2.Параметры плоского хвостовика для протяжки b =12 мм, l₁=80мм, Н1=28мм;  а1=18, а=20; f=6; r1=8мм; площадь опасного сечения F_x=224 мм ².

 

Рисунок 7 - Хвостовик протяжки

 

3.Суммарный подъем протяжки

ΣΔ h = t _1мах – D + f ₀ =(D + h)- D + f ₀ ,                            (32)                                                                                                                                                    

где f₀=0,92мм – величина стрелки;

ΣΔ h = 3,6+0,92=4,52мм

4.Ширина зубчатой части

            b _n = b_max - δ _в,                                               (33)

 где δ_в принимаем от 0 до 0,1 мм.

b _n = 12,3-0,1=12,2 мм.,

5. Подачу на зуб для режущих зубьев

S=0,08-0,15.

Принимаем S=0,10.

6. Шаг зубьев 

t = m ,                                                   (34)

t = 1.5 =12,093, округляем до ближайшего целого числа t=12

7. Наибольшее количество одновременно работающих зубьев

                                                            (35)

8.Профиль стружечной канавки

Рисунок 8-   Стружечная канавка

Общие размеры

         q=4 мм, R=8 мм.

Основная канавка

        h₀ =5,0 мм, r =2,5мм, F_a=19,6мм².

Мелкая канавка 

        h₀ =3,5 мм, r =1,8мм, F_a=9,63мм².

9.Передний и задний углы принимаем:

α = 3…7 ⁰; принимаем α =7 ⁰   

                     γ = 10 ⁰.

10. Коэффициент заполнения впадины

                         ,                                                (36)

,

K=3 >K_min, условие выполняется, т.к K_min =2,5.

11.Высота режущего выступа

                                            h '₀=1,25 h ₀,                                      (37)

       где h₀ – глубина стружечной канавки(см.пункт 8).

h '₀=1,25∙5,0=6,25 мм,

12. Сила протягивания

,                                   (38)

где

13.Высота сечения по первому зубу протяжки

                                                                                (39)

По справочным данным выбираем Н1=12 мм (соответствует высоте хвостовика).

 

14.Высота по последнему режущему зубу

                                   .                                     (40)

.

15.Количество режущих зубьев

                                                             (41)

16.Длина режущей части     

                                                  (42)

17.Количество и размеры стружкоделительных канавок на режущих

зубьях выбирается из справочных данных:

           количество канавок n к=2;

           размеры канавок принимаем

S _к =0.8 – 1.0 =0,9;

h _к =0.5 – 0.7= 0,6;

r _к =0.2 – 0.3=0,2.

18.Угол бокового поднутрения

    

Рисунок 9-Угол бокового поднутрения

 

Поднутрение начинается не от самой вершины, а на расстоянии f=0,7…1 мм. Поднутрение делается на зубьях, высота которых равна или больше 1,2…1,3 мм.

 19.Переходные режущие кромки выполняются

 по дуге радиуса R_n=0.3;

длина переходной кромки 0,25.

20.Напряжение растяжения в материале хвостовика протяжки

                                                     ,                                 (43)

где [G]=250…300 Мпа.

.

21.Высота калибрующих зубьев

= .

22.Количество калибрующих зубьев принимается:

 Примем zk = 8.

23.Шаг калибрующих зубьев

 

24.Длина калибрующей части

                                                                                   (44)

25.Прямая ленточка на вершинах калибрующих зубьев

26.Общая длина гладких частей

                                                          (45)

 принимаем по справочным данным,

=280+ h ',                                              (46)

=280+6,25=286,25 мм.

27. Общая длина протяжки

                 =                                           (47)

=

28.Глубина паза в направляющей оправке

                         .                                        (48)

29.Толщина тела в направляющей оправки проверяется

                                                                         (49)

 Условие выполняется.  

В данной главе дипломного проекта рассчитана шпоночная протяжка генераторной схемы резания, образующая шпонку на детали: шириной b=12 мм и высотой t=3,6 мм. Протяжки являются высокопроизводительным режущим инструментом, применяемым для обработки внутренних и наружных поверхностей деталей в условиях серийного и массового производств.