Фасонный резец для шара пример проектировать. Проектирование фасонных резцов
Фасонные резцы применяются для обработки как внутренних, так и наружных фасонных поверхностей и встречаются различных разновидностей. Применяются они в массовом, серийном, и даже в единичном производстве.
По принципу работы: радиальные и тангенциальные. По конструкции радиальные фасонные резцы выполняются трех типов: дисковые, или круглые; призматические и стержневые. У стержневого и призматического резцов рабочая часто изготовлена из быстрорежущей стали, а державки – из конструкционной. Кроме того, для экономии быстрорежущей стали, режущая часть делается сварной.
Широкое применение круглых фасонных резцов объясняется относительной простотой их изготовления и долговечностью (допускается большое количество переточек).
В последнее время при обработке труднообрабатываемых материалов находят применение резцы из твердого сплава, несмотря на всю сложность их заточки, особенно сложных профилей.
Размеры рабочей части и высота профиля режущей части инструментов будут равны соответствующим размерам и высоте профиля обработанной детали, если углы α и γ равны нулю. Однако такие геометрические параметры практически не применяются, т.к. резание в таком случае практически невозможно. Фасонные резцы затачивают и устанавливают так, чтобы обеспечить положительное значение переднего и заднего угла. Передний угол, как у призматического, так и у круглого резца обеспечивается путем заточки. Задний угол у круглого создается за счет смещения центра резца на величину h р , а у призматического – его наклоном. См. рис.
В практике получили распространение резцы с параллельным расположением оси относительно обрабатываемой детали. Наклонное расположение оси применяется в тех случаях, когда конфигурация детали на отдельных участках профиля не обеспечивает минимально необходимых задних углов при параллельном расположении.
Профиль детали, измеренный вдоль оси (l 1 , l 2 , …l n ), в точности соответствует профилю резца, с параллельным расположением оси относительно обрабатываемой детали. Для выполнения необходимой высоты и формы профиля производят соответствующие коррекционные расчеты профиля инструментов.
Существуют два способа: графический и аналитический. Графический – выполняется по правилам проекционного черчения и описан в [Нефедов Н. А. Задачи по проектированию режущего инструмента / Н. А. Нефедов, К. А. Осипов. – Л.: Машиностроение, 1990. – 328 с. ]. Затем можно также использовать КОМПАС.
ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФАСОННЫХ РЕЗЦОВ
Проектирование фасонных резцов состоит из следующих основных этапов:
1) подготовка чертежа детали к расчету фасонного резца;
2) выбор типа резца;
3) определение углов режущей части и углов установки резца;
4) определение габаритных и присоединительных размеров резца;
5) расчет размеров профиля резца (коррекционный расчет резца);
6) расчет допусков на размеры профиля, углы заточки и установки резца;
7) оформление рабочего чертежа резца;
8) проектирование шаблона для контроля профиля резца при его изготовлении и контршаблона для проверки шаблона;
9) проектирование державки для крепления резца на станке.
Подготовка чертежа детали к расчету фасонного резца. Для расчета размеров профиля резца необходимо задать расчетные или теоретические размеры детали. Для того, чтобы при обработке детали каждый размер можно было легче получить внутри своего поля допуска, за теоретические размеры детали принимаются ее средние размеры. Например, задан вал диаметром 
. Тогда средний в поле допуска размер диаметра вала будет 49,934, а расчетное значение радиуса 24,967. Если размер стоит на чертеже без допуска, то он принимается по 10...11 квалитетам точности; знак отклонений в этом случае «+» для охватывающих размеров, «–» для охватываемых, «+» для прочих размеров. Как правило, продольные размеры профиля и радиусы дуговых участков принимаются с отклонениями «±», поэтому за расчетные размеры могут быть приняты их номиналы.
Наибольшую трудность представляет определение радиусов промежуточных точек дуговых участков. В этом случае по заданным теоретическим размерам D 1 , D 2 , L , R , и длинам l 2 , l 3 , …l 6 , (рис.) находят радиусы точек 2...6, т.е. r 2 , r 3 , … r 6 . В некоторых случаях необходимо бывает определить также наименьший радиус r min точки M. Для решения этих вопросов вначале нужно найти координаты центра окружности l 0 и r 0 , что производится по тригонометрическим зависимостям.
В случае, если высокой точности обработки детали не требуется, определение подобных размеров можно провести графическим путем (вычерчиванием профиля в достаточно большом масштабе). Рекомендуется и при аналитическом расчете результаты проверять графически во избежание грубых ошибок.
Решение вопроса о дополнительных лезвиях фасонного резца связано с тем, что часто фасонные резцы кроме обработки заданного профиля снимают также фаску с торца детали и прорезают канавку для облегчения работы отрезного резца (рис.3.10). Диаметр канавки D не должен быть меньше наименьшего диаметра детали D min и зависит от жесткости детали и ее конфигурации. Другими словами, режущая кромка под отрезку не должна выступать за пределы рабочего профиля резца. Размер b делается несколько больше или равным ширине отрезного резца, угол φ = 15...20°. В дальнейшем при проектировании резца в расчет берется весь профиль вместе с дополнительными лезвиями. Чтобы исключить затирания задней поверхности отрезного лезвия, точка «C» его должна быть расположена ниже всех точек профиля резца.
Выбор типа фасонного резца . В производственных условиях обычно при проектировании фасонных резцов исходными данными является чертеж детали. При выборе типа фасонного резца для ее обработки руководствуются следующими соображениями.
Призматические фасонные резцы используются только для наружной обработки. Большая жесткость их крепления в державках с помощью «ласточкиного хвоста» позволяет работать с большими подачами или вести обработку профилей большей длины при повышенных требованиях к точности размеров и профиля обработанной детали.
Стержневые резцы используются при единичном и мелкосерийном производстве деталей, так как допускают малое число переточек и требуют подналадки по высоте при помощи подкладок после каждой переточки. В остальных случаях применяются круглые (дисковые) резцы. Они допускают большее количество переточек и технологичнее в изготовлении. Кроме того, круглыми фасонными резцами обрабатывают внутренние фасонные поверхности.
Чаще применяются резцы радиального типа, так как большинство станков имеют суппорты с установкой резца по высоте оси детали. Резцы тангенциального типа можно применять при малой глубине фасонного профиля детали (t mах < 0,12D), однако, надо учитывать возможности размещения и закрепления такого резца на суппорте станка. Важным достоинством тангенциального резца является возможность обработки деталей разного диаметра с одинаковыми фасонными профилями и постепенное врезание и выход резца, что ведет к уменьшению усилий резания и позволяет обрабатывать нежесткие детали, с точностью до 0,03 мм на диаметр. Однако производительность обработки при их использовании ниже, чем при работе резцов радиального типа.
Резцы с двойным наклоном передней поверхности, когда λ и γ ≠ 0, применяют при обработке профилей, имеющих конический участок повышенной точности.
Резцы с особой установкой (с развернутой базой крепления или наклонным корпусом) служат для улучшения условий обработки торцовых участков профиля детали, так как при этом увеличивается задний угол α N . Разворот базы на угол ψ применяется для всех резцов; боковой наклон корпуса на угол α б – обычно для призматических резцов. Боковой наклон выгоднее, чем разворот базы, так как уменьшает габариты державки и увеличивает ее жесткость по сравнению с державкой при ψ ≠ 0. При внутренней обработке для увеличения углов α N на торцовых лезвиях применяют также винтовые резцы.
Круглые резцы чаще изготавливают насадными; при малых габаритах резца (обычно при внутренней обработке) применяют хвостовые резцы. Круглые резцы, как правило, выполняют цельными из быстрорежущей стали, а призматические больших размеров делают паяными или сварными. Материал режущей части резца выбирается с учетом условий его работы (материал детали, предполагаемые режимы резания, жесткость технологической системы).
Определение углов режущей части. Углы резца γ и α задаются в наиболее выступающей (базовой) точке, устанавливаемой у резцов радиального типа на высоте оси детали, в сечении плоскостью, перпендикулярной базе крепления резца. У резца с боковым наклоном корпуса (α б ≠ 0) эти углы задаются в сечении, перпендикулярном оси обрабатываемой детали. Согласно рекомендациям принимают следующие величины передних углов фасонных резцов (табл. 3.3).
Задний угол призматических резцов можно делать больше, чем у круглых. Обычно α = 8...12° для круглых и 10...15° для призматических резцов. Следует иметь в виду, что задние углы переменны в разных точках кромки. В сечении, нормальном к проекции режущей кромки на основную плоскость, они могут быть на некоторых участках намного меньше номинального значения. Поэтому необходимо производить проверку минимальной величины заднего угла по формуле:
где α T – задний угол в данной точке в торцевом сечении; φ - угол между касательной к профилю детали в данной точке и торцевой плоскостью детали; D и D x – соответственно наибольший диаметр и диаметр резца в точке X; для призматических резцов D/D x = 1. Угол α N не должен быть меньше 3°.
На участках лезвий перпендикулярных базе резца обычно делают поднутрения под углом φ 1 до 3...4° (рис.3.11).
В случае проектирования резца с углом λ ≠0, угол бокового наклона передней поверхности, λ 0 рассчитывается в зависимости от выбранного положения базовой линии (участка лезвия, устанавливаемого по высоте оси детали) по формуле: tgλ 0 = tgσ sin γ,
где σ – угол между базовой линией и осью детали. Формула пригодна лишь для резцов обычной установки.
Определение габаритных и присоединительных размеров резца.Обычно габаритные и присоединительные размеры резцов определяются из конструктивных соображений в зависимости от глубины фасонного профиля изделия tmах и длины профиля L.
Габаритный радиус дисковых резцов определяется по формуле:
,
где е – глубина заточки по передней поверхности, необходимая для размещения стружки; К – толщина тела резца, необходимая для обеспечения его прочности, К = 8... 10 мм: d 0 – диаметр посадочного отверстия.
Величины е и d 0 выбираются в зависимостиот t mах по табл. 3.4.
Наибольший диаметр резца D H = 2R округляется в большую сторону до величин из нормального ряда линейных размеров по ГОСТ 6636-69.
Конструктивные размеры резца (рис 3.12) можно выбрать в зависимости от глубины профиля изделия. Диаметр D H обычно в 6…8 раз больше глубины профиля. Такие данные приведены в таблице 3.5.
С правой стороны резца выполняют буртик с рифлениями для передачи крутящего момента и для поворота резца на 1/z после его переточек и установки его вершины на расстояние h р (рис.3.13) от горизонтальной оси резца. Если снятый слой при переточке не соответствует повороту на одно рифление, то резец получает дополнительный поворот с помощью регулировочного червяка державки . Число зубчиков рифлений z = 32...34. Угол профиля их в нормальном сечении 90°. Для постоянства длины площадки при вершине зубчиков дно впадин между зубчиками располагают к торцу буртика под углом β: tgβ = π/z (см. рис.3.12). Подробные сведения о торцовых зубчиках рифлений приводятся в .
Чтобы упростить изготовление круглых фасонных резцов его правую сторону делают без буртика, но с этой стороны сверлится отверстие под цилиндрический штифт, принадлежащий шайбе с рифлениями, по размерам и назначению соответствующей описанному выше буртику резца.
Габаритные и присоединительные размеры призматических фасонных резцов (см. рис.3.11) представлены в табл. 3.6.
Длина профиля резца определяется в зависимости от размеров профиля детали с учетом дополнительных лезвий и округляется в большую сторону в соответствии с нормальным рядом стандартных размеров по ГОСТ 6636-69.
При ширине L , превышающей 2,5А , допускается применение хвостовиков большего размера из табл. 3.6.
При отсутствии роликов с диаметрами d , приведенными в таблице, пользуются имеющимися роликами, размер М при этом подсчитывается по формуле:
М =А + d(1 + ctg λ/2) – 2Е ctg λ , где λ = 60° (рис.3.11, а).
Определение формы и размеров профиля рабочей части призматического фасонного резца. Пусть контур фасонной детали задан узловыми точками 1 , 2 , 3 , 4 и одной из промежуточных точек – 5 , а осевые расстояния между ними l 1 , l 2 , l 3 , l 4 , и радиусы r 1 , r 2 , r 3 , r 4 , заданы чертежом (см. рис. ↓). Исходя из свойств обрабатываемого материала детали назначаем величину переднего угла γ (см. табл. 3.3) и проводим из точки 1 под этим углом след передней поверхности, который пересечет профиль детали в точках 1, 2/3, 4 и 5.
Примем за произвольную координатную ось прямую линию, проходящую через первую узловую точку 1 (обычно первым номером обозначают точку, соответствующую наименьшему радиусу детали r 1 ) под углом α к плоскости резания в этой точке. Тогда целью коррекционных расчетов явится вычисление расстояния от прямолинейной образующей точки 1 до параллельных ей прямолинейных образующих задней поверхности резца, проведенных через узловые точки 2/3, 4 и 5, т. е. определение размеров Р 2/3 , Р 4 и Р 5 . Для этого проведем некоторые дополнительные построения.
Продолжим след передней поверхности резца за точку 1 влево и опустим на него из центра детали О перпендикуляр ОК. Кроме того, соединим центр О с точками 1, 2/3, 4 и 5. Из этих же точек проведем прямые, параллельные отрезку ОК. Расстояния от этих прямых до отрезка ОК обозначим буквой А с соответствующим индексом каждой узловой точки. После этого из точек 2/3, 4 и 5 проводим перпендикуляры на заднюю поверхность резца, в результате чего получим ряд прямоугольных треугольников.
Из треугольника 1 2/3 А имеем: Р 2 = C 2 /3 cos (α +γ),
где C 2 /3 = А 2 – A 1 .
Из треугольника 2/3 К О катет А 2 = r 2 cos ε 2 , а угол ε 2 = arc sin (h/ r 2) , где h = OK.
Величину h и А 1 определим из треугольника OK1 :
h = r 1 sin γ; А 1 = r 1 cos γ.
Точно таким же образом можно определить величины Р 4 и Р 5 и другие для остальных точек профиля резца.
В общем виде все расчетные формулы можно представить в виде:
P n = C n cos(α + γ);
С n = А n – А 1 ;
А п = r n cosε n ;
ε п = arc sin(h/ r n).
При λ=0 осевые размеры l 1 , l 2 , l 3 , l 4 ,детали не искажаются, т. е. равны расстоянию между узловыми точками профиля резца.
Таким образом, по размерам чертежа детали и найденным значениям Р 2/3 , Р 4 и Р 5 ... , Р п производим построение нормального профиля резца.
Исходные данные:
Профиль детали, для обработки которого требуется спроектировать фасонный резец (рис. 1);
Припуск на обработку (указан на чертеже);
Допуск по профилю детали ±0,05 мм;
- материал детали - сталь35.
1.1. Расчет средних размеров профиля детали
Средние размеры профиля в рассматриваемом примере совпадают с номинальными размерами профиля детали, поскольку допуск по профилю задан b+u , т.е. расположен симметрично. Поэтому определять средние размеры профиля не требуется.
1.2. Выбор положения базовой линии
Заданный профиль детали имеет относительно небольшую высоту: h = 4 мм. Профиль кромки резца в основном состоит из участков, расположенных параллельно оси детали.
Участком кромки, которым наиболее просто устанавливать резец на уровне линии центров станка, т.е. в осевой плоскости детали, являются участки 1-2 и 5-6. Поэтому для заданного профиля детали базовую линию резца принимаем расположенной на участках кромки 1-2 и 5-6 (рис. 2).
1.3. Расчет габаритных размеров резца
Рассчитывается ширина резца L = L дет + 2n (табл.2.5, 2.6, 2.7):
L = 24 + 2 × 3 = 30 мм.
Рассчитывается или определяется графически в увеличенном масштабе высота (глубина) профиля детали q в направлении, перпендикулярном оси резца:
Определяется диаметр посадочного отверстия d 0 .
По табл.2.3 подача S=0.02 мм/об и усилие резания
P z (L =1мм) =110H=11 даН * (табл.2.2).
Тогда усилие резания P z =P z (L =1мм) ×L=11 × 30=330 даН.
Учитывая ширину резца и то, что усилие резания небольшое, принимаем консольное крепление оправки. По табл.2.1 диаметр посадочного отверстия d0= 27 мм.
Подсчитывается наименьшее допустимое значение наружного диаметра резца
D>d0+2(q+l+m)
Принимая l = 4мм и m = 8 мм,
получаем
D>27 + 2 (4 + 4 + 8)> 59.
Округляя до ближайшего значения по стандартному ряду диаметров резцов, принимаем D = 60 мм.
1.4. Коррекпионкый расчет профиля резца
Выбираются геометрические параметры резца для участков режущей кромки
1-2 , 5-6 , через которые проходит базовая линия (рис, 4).
Для проектируемого резца принимаем по табл.2.4 передний угол j = 18° (сталь 35; Gb = 85даН/мм^). задний угол L = 12*.
Подсчитывается размер л ыст, определяющий положение оси резца относительно оси детали (рис. 5):
hуст =R1 sinL;
hуст= 30 *sin 12° = 30 Х 0,20791 = 6,237.
Принимаем hусм =6,2.
Производится расчет профиля резца в передней плоскости. Для этого вычерчивается профиль обрабатываемой детали. Цифрами I, 2, 3, 4 и т.д. отмечаются характерные точки профиля.
Вычисляются координаты расчетных точек профиля детали исходя из исполнительных размеров детали:
r1=r2=r5=r6=10 мм; l2=6 мм;
r3=11,4142 мм; l3=6.5858 мм;
r4= 12 мм; l4= 8 мм;
r7 = r8 = 14 мм; l5 = 10 мм;
Для расчетов удобнее все уравнения записать в расчетную табл. 1.1.
Таблица 1.1,
Примечание к табл. 1.1.
Сз =A3-A1 = 10,96793 - 9,5106 == 1,47733; C3= 1.477;
C4 =A4-A1= 11,59536 - 9,5106 = 2,08476; С4 = 2,085;
C7,8=A7,8-А= 13,65476 - 9,5106 = 4,14416; C7,8 = 4,144.
Производится расчет профиля резца в осевой плоскости (рис. 6). Расчет ведется по расчетной табл.1.2.
Таблица 1.2.
Продолжение табл.1.2,
Примечание.
Нз = R1 - Rз = 30 - 28,7305 = 1,2695;
H4 = R1 – R4 = 30 - 28,214 = I, 786;
H7.8= R1- R7 = 30 - 26,492 = 3,508.
1.5 Анализ величин передних и задних углов режущей части резца
Расчет значений передних углов gx и задних углов ax в различных точках режущей кромки резца в плоскости, перпендикулярной и осд резца, производится во расчетной табл. 1.3.
Таблица 1.3.
Расчет значений задних углов axn в точках ревущей кромки резца в плоскости, перпендикулярной к рассматриваемому участку кромки,производится по расчетное тйя.1.4.
Таблица 1.4
| N расчет- ной точки | tg ax | g°x | sin gx | tgaxn = tgax singx | axn |
| 0,212557 | 0,212557 | 12° | |||
| 0,212557 | 0,212557 | 12° | |||
| 2¢ | 0,212557 | 0° | |||
| 0,282317 | 0,707107 | tgasn = 0,282317 * * 0,707107 = = 0,199628 | 11°17¢42² | ||
| 0,309456 | 0,309456 | 17°11¢42² | |||
| 0,309456 | 0,212557 | 12° | |||
| 5¢ | 0,212557 | 0° | |||
| 0,212557 | 0,212557 | 12° | |||
| 6¢ | 0,707007 | tga6¢n = 0,212557 * * 0,707107 = = 0,151301 | 8°36¢13² | ||
| 7¢ | 0,39862 | 0,707107 | tga7¢n = 0,39862 * * 0,707107 = = 0,281867 | 15°44¢29² | |
| 0,39862 | 0,39862 | 21°44¢09² | |||
| 0,39862 | 0,39862 | 21°44¢09² |
Расчет значений предельных углов gxn в точках режущей кромки резца в плоскости, пер-пендикулярной к рассматривоему участку кромки, производится по расчетной табл.1.5.
Таблица 1.5.
| N расчет- ной точки | gx | tg gx | sin jx | tg gXN = tg gxsin jx | gXN |
| 18° | 0,32490 | 0,32490 | 18° | ||
| 18° | 0,32490 | 0,32490 | 18° | ||
| 2¢ | 18° | 0,32490 | 0° | 0° | |
| 15°42¢28² | 0,281234 | 0,707107 | tgg3N = 0,281234 * * 0,717101 = = 0,198862 | 11°14¢50² | |
| 14°55¢22² | 0,266505 | 0,266505 | 14°55¢22² | ||
| 18° | 0,324920 | 0,324920 | 18° | ||
| 5¢ | 18° | 0,324920 | 0° | ||
| 18° | 0,324920 | 0,324920 | 18° | ||
| 6¢ | 18° | 0,324920 | 0,707107 | tg gGN = 0,32492 * * 0,707107 = = 0,229753 | 12°56¢22² |
| 7¢ | 12°45¢01² | 0,226282 | 0,707107 | tg giN = 0,226282 * 0,707107 = = 0,160006 | 9°05¢38² |
| 12°45¢07² | 0,226282 | 0,226282 | 12°45¢01² | ||
| 12°45¢01² | 0,226282 | 0, 226282 | 12°45¢01² |
Для наглядности строятся графики значений задних и передних углов каждого участка режущей кромки. По оси абсцисс откладываются осевые размеры, а по оси ординат - значения углов.
На графиках рие. 7 и 8 величины углов не имеют отрицательных значений. Минимальные их значения соответствуют условиям удовлетворительной работы режущих кромок, кроме точек 2¢ к 5¢ .
Режу пая часть резца имеет точки 2 и 5, которые являются точками пересечения участков кромки 1-2 и 5-6 с радиусной кромкой 2-5. Эти точки необходимо рассматривать особо. Если считать их относящимися к прямолинейным участкам 1-2 и 5-6, то они будут иметь, передний и задний углы, принятые? для этих участков, для которых радиальная плоскость совпадает с плос -костью, нормальной к кромке.
Для криволинейного участка радиуса t эти плоскости не совпадают. Плоскость,касательная к окружности в точках 2 и 5, располагается нормально оси резца. В результате этого передний и задний углы в плоскости, перпендикулярной к кривой в этих точках,равны нулю. Существующие рекомендации возможности введения выточки, поднутрения,поворота резца,введения, участков вми-товой задней поверхности в зоне таких точек не могут быть использованы, т.к. профиль симметричный, радиус мал и имеется только точки, работающие при нулевых значениях углов. В результате этого наибольший износ резца будет располагаться в этих точках. В подобных случаях требуется решать вопрос о целесообразности применения фасонного резца или, если его применение необходимо, устанавливать соответствующие условия его эксплуатации.
Прочность режущей части в зонах максимального значения одного из углов не снижается, т.к. компенсируется соответствующим уменьшением величины другого угла.
Таким образом, выбор положения базовой линии, диаметра резца и его геометрии удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к резцам, и может быть принят окончательно.
В случае недостаточной величины одного из углов необходимо изменить исходное значение соответствующего угла и провести коррекционный расчет размеров профиля резца, углов режущей части и их анализ.
1.6. Назначение конструктивных размероь резца.
Размеры рифлений и конструктивный размер l2 резца назначаются по табл.2.9 и рис.15.
Длина выточки под головку винта l1 назначается в зависимости от ширины резца.
l1=(1/4 … 1/2)L
Диаметр выточки под головку винта d1 назначается в зависимости от диаметра посадочного отверстия резца d0 .
Для отверстия длиной l>15.мм длина шлифованнах поясков принимается
Для проектируемого резца принимаем:
L = 30 + 5 = 35 мм;
Размер наружного диаметра резца D выполняется по h / 2.
Диаметр посадочного отверстия d0 выполняется по H7 . Остальные конструктивные размеры резца выполняются 14-16-му к валитетам.
Конструкция резца с указанием элементов, размеров, допусков и требований
технических условий приведина на рис. 16.
2. СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФАСОННЫЕ РЕЗЦОВ
| Таблица 2.1. Минимальные диаметры оправок d0 для крепления круглых резцов, мм. | |||||||||||||||||||||||
| Усилие ре- зания Pz даН | Ширина резца L , мм. | ||||||||||||||||||||||
| От 10 до 13 | Св 13 до 18 | Св 18 до 25 | Св 25 до 34 | Св 34 до 45 | Св 45 до 60 | Св 60 до 80 | |||||||||||||||||
| Консольные крепления оправки | |||||||||||||||||||||||
| До 100 Св100 до 130 Св130 до 170 Св170 до 220 Св220 до 290 Св290 до 380 Св380 до 500 Св500 до 650 Св650 до 850 Св 850 до 1100 | - - - - - - - - - - | - - - - - - - - - - | |||||||||||||||||||||
| Двустороннее крепление оправки. | |||||||||||||||||||||||
| До 100 Св100 до 130 Св130 до 170 Св170 до 220 Св220 до 290 Св290 до 380 Св380 до 500 Св500 до 650 Св650 до 850 Св 850 до | - - - - - - - - - - | - - - - - - - - - - | - - - - - - - - - - | ||||||||||||||||||||
Примечание. Цифры в графах 1 относятся к резцам с D < 3L , в граф 2 – к
резцам D > 3L .
Таблица 2.2
Режимы резания (фасонное точение)
Примечания: 1. Скорости резания V остаются постоянными независимо от ширины резания.
2.Табличные значения усилия резания Рг. и элективной мощности Ne умножаются на ширину резца L .
| Щирина резца L , мм | Диаметр обработки, мм | |||||||
| 60-100 | ||||||||
| Подача S мм / об | ||||||||
| 0,02-0,04 | 0,02-0,06 | 0,03-0,08 | 0,04-0,09 | 0,04-0,09 | 0.04-0,09 | 0,04-0,09 | 0,04-0,09 | |
| 0.015-0,035 | 0,02-,052 | 0,03-0,07 | 0,04-0,088 | 0,04-,0088 | 0,04-0,088 | 0,04-.088 | 0,04-0,088 | |
| 0.01-0,027 | 0,02-0,04 | 0,02-0,055 | 0,035-0,077 | 0,04-0,082 | 0,04-0,082 | 0,04-0,082 | 0,04-0,082 | |
| 0,01-0,024 | 0,015-0,035 | 0,02-,.048 | 0,03-0,059 | 0,035-0,072 | 0,04-0,08 | 0,04-0,08 | 0,04-0,08 | |
| 0,008-0,018 | 0,015-0,032 | 0,02-0,042 | 0.025-0,052 | 3.03-0,063 | 0,04-0,08 | 0,04-0,08 | 0.04-0,08 | |
| 0,008-0,018 | 0,01-0,027 | 0,02-0,037 | 0,025-0,046 | 3,02-0,055 | 0,035-0,07 | 0,035-0,07 | 0,035-0,07 | |
| - | 0,01-0,025 | 0,015-0,034 | 0,02-0,043 | 0,025-0,05 | 0,03-0,065 | 0,03-0,065 | 0,03-0,065 | |
| - | 0,01-0,023 | 0,01-5-0,031 | 0,02-0,039 | 0,03-0,046 | 0,03-0,06 | 0,03-0,06 | 0,03-0,06 | |
| - | - | 0,01-0,027 | 0,015-0,034 | 0,02-0,04 | 0,025-0,055 | 0,025-0,055 | 0,025-0,055 | |
| - | - | 0.01-0.025 | 0,015-0.031 | 0,02-0,037 | 0.025-0,05 | 0.025-0,05 | 0,025-0,05 | |
| - | - | - | - | 0.015-0,031 | 0,02-0,042 | 0,025-0,046 | 0,025-0,05 | |
| - | - | - | - | 0,01-0.028 | 0,015-0,038 | 0,02-0.048 | 0,025-0,05 | |
| - | - | - | - | 0,01-0,025 | 0,015- 0,034 | 0,02- 0,042 | 0,025- 0,05 |
Примечание. Меньшие значения подач - для сложных профилей и твердых материалов; большие - для простых профилей и мягких металлов .
Пояснения к рис. 9-14.
I. При наличии крайних участков профиля, параллельных оси резца (рис.9,10,11,13,14) или при наличии вогнутых профилей изделия величина перекрытия h на сторону принимается в зависимости от ширины L изделия по табл.2.5.
Таблица 2.5.
При этом, если высота выступа не ограничивается размерами высоты профиля изделия, выступ должен перекрывать профиль изделия во высоте 1 - 3 мм (рис.11,12)
4. У резцов для изделий с точными по ширине профиля размерами l1 (рис.13,14) делается установочные выступы высотой Во в зависимости от ширины выступа m1 (табл.2.7)
Таблица2.7.
Таблица 2.9
Размер рифлений (рис.15)
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДИСКОВОГО ФАСОННОГО РЕЗЦА
1.1.1. Исходные данные:
Деталь: вид заготовки; марка материала; твердость и предел прочности; размеры, точность и шероховатость обработанных поверхностей детали.
Оборудование: модель станка.
Выбор базовой точки на профиле детали.
Базовая точка лежит на наименьшем радиусе детали.
1.1.3. Выбор количества узловых точек Nна профиле детали
Узловые точки определяются пересечениями линейных участков профиля детали.
Выбор инструментального материала
Дисковые фасонные резца изготавливаются цельными из быстрорежущих сталей или сборными с режущей частью из твердого сплава. При обработке заготовок из конструкционных и легированных сталей применяются резцы из быстрорежущих сталей типа Р6М5 и твердых сплавов типа TI5K6, для обработки заготовок из чугунов и цветных сплавов - резцы из твердых сплавов типа ВК8.
Выбор основных параметров дискового фасонного резца
Основными конструктивными параметрами дискового фасонного резца является наружный диаметр D , диаметр отверстия под оправку d , ширина резца L , элементы крепления резца α 2 и l 2 (рис.1.1.1).
Конструктивные размеры резцов (рис. 1.1.1) выбираются по таблице 1.1.1 в зависимости от максимальной глубины профиля обрабатываемой детали
t max = R max – R max , мм, (1.1.1)
где R max и R max –соответственно максимальный и минимальный радиусы детали, мм.
Таблица 1.1.1
Конструктивные параметры дисковых фасонных резцов, мм
| Глубина профиля детали t max | Параметры фасонного резца | |||||||
| Диаметры | Ширина b max | Зазор К | Радиус R | Диаметр d 2 | Длина l 2 | |||
| Dh13 | αH8 | d 1 | ||||||
| До 4 | - | - | ||||||
| 4 – 6 | ||||||||
| 6 – 8 | ||||||||
| 8 – 10 | ||||||||
| 10 – 12 | ||||||||
| 12 – 16 | ||||||||
| 16 – 18 | ||||||||
| 18 – 21 |
Рис 1.1.1.
Таблица 1.1.2
Геометрические параметры дисковых фасонных резцов
| Обрабатываемый материал | Предел прочности, σ b , МПа | Твердость, НВ | Передний угол γ | Задний угол α | |
| Материал режущей части | |||||
| Быстрорежущая сталь | Твердый сплав | ||||
| Медь, алюминий | - | - | 25 – 30 | - | 8 – 15 |
| Сталь | до 500 | до 150 | 20 – 35 | 10 – 15 | 10 – 12 |
| Сталь | 500 – 800 | 150 – 235 | 10 – 20 | 10 – 15 | 10 – 12 |
| Сталь | 800 – 1000 | 235 – 290 | 10 – 15 | 0 – 5 | 10 – 12 |
| Сталь | 1000–1200 | 290 – 350 | 5 – 10 | 0 – 5 | 10 – 12 |
| Бронза, латунь | - | - | 0 – 5 | - | 8 – 10 |
| Чугун | - | до 150 | 8 – 10 | ||
| Чугун | - | 150 – 200 | 8 – 15 | ||
| Чугун | - | 200 – 250 | 8 – 10 |
Примечания : 1. Допускается применение табличных значений нэдуаишс диаметров D для меньших значений t max
2. Длина шлифованных поясков l 1 = (0,5-1,0)·d (см рис. 4); дана выточки под головку болта l 3 = 0,8·d 1 (см. рис. 4)
3. Ширина резца L определяется расчетом, приведенным ниже.
4. Неуказанные предельные отклонения размеров отверстий по квалитету Н14, валов – по квалитету h14,
остальные по квалитету ±IT14/2.
Выбор геометрических параметров режущей части резца
Передний γ и задний α углы резца в периферийной точке выбираются в зависимости от марки и физико-механических свойств обрабатываемого материала и марки инструментального материала по табл. 1.1.2.
Определение высоты установки резца
Относительно линии центров станка
h р = R·sind 0 , мм, (1.1.2)
где R – наружный радиус резца, мм; d 0 – задний угол резца в периферийной точке профиля, град (см. рис. 1.1.1)
Определение расстояния
От оси резца до плоскости передней поверхности
Н р = R·sin·(γ 0 + α 0) , мм, (1.1.3)
где γ 0 – передний угол резца в периферийной точке профиля, град (см. рис. 1.1.1)
1.1.9. Определение длины резца (см. рис.1.1.4)
При обработке заготовок из поковок и отливок
L = lg+ (4..6) , мм. (1.1.4)
При обработке заготовок из прутка
L = lg+S 1 +2S 2 +S 3 , мм. (1.1.5)
где S 1 – дополнительная режущая кромка для отрезки детали от прутка (S 1 на 0,5 – 1,0 мм больше ширины отрезного резца); S 2 – перекрытие режущей кромки, равное 2..3 мм; S 3 – упрочняющая часть резца, равная 2..5 мм.
Определение размеров стружечной канавки
Для беспрепятственного схода стружки необходимо предусмотреть достаточную глубину заточки по передней поверхности резца (см. рис 1.1.1). Размер К зависит от максимальной глубины профиля детали t max выбирается по табл 1.1.1.
Коррекционный расчет профиля резца
Работа круглого фасонного резца возможна при наличии положительного заднего угла. Дня образования такого угла переднюю поверхность резца необходимо сместить ниже центра на величину h p (см. рис. 1.1.1). Из формулы (1.1.2) следует, что задний угол α не одинаков по всей длине режущей кромки, а изменяется в зависимости от расстояния режущей кромки до центра резца: чем ближе расположена какая-либо точка режущи кромки к центру резца, тем больше задний угол. Практически значения задних углов для различных точек режущей кромки дискового фасонного резца могут колебаться в пределах 6..15 0 .
Вследствие смещения центра дискового фасонного резца относительна центра детали и наличия положительного переднего угла только точка (см. рис. 1.1.1) профиля резца будет лежать на оси детали, а все остальные ниже ее. Это свидетельствует о том, что профиль резца не идентичен профиле детали. Для получения точного профиля детали профиль дискового фасонного резца подвергается графической или аналитической коррекции.
Графический метод коррекции фасонных резцов менее точен, и применяют его в тех случаях, когда к расчету резцов не предъявляется высоких требований. Аналитический метод коррекции, описанный ниже, дает более точные результаты.
Назначение допусков и технические условия
Параметры шероховатости передних и задних поверхностей резца R a = 0,4..0,2 мкм; посадочного отверстия R a = 0,3..0,4 мкм; твердость режущей части быстрорежущих резцов HRC 62..65.
На габаритные размеры резцов D и L допуски назначаются по 12..13 квалитетам, а для посадочного диаметра резца d, - по 7..8 квалитетам.
Допуски на линейные и диаметральные размеры профиля фасонного резца принимают равными 1/3 допусков на соответствующие размеры обработанной детали. Допуски на диаметральные размеры обычно составляют 0,02..0,06 мм.
ЧИСЛОВОЙ ПРИМЕР РАСЧЕТА
ДИСКОВОГО ФАСОННОГО РЕЗЦА
Исходные данные
Рис. 1.1.2
Деталь – штуцер; заготовка – шестигранный пруток В = 14 мм; марка материала - сталь 45; твердость – I80 HB; предел прочности – σ в = 650 МПа; размеры, точность и шероховатость обработанных поверхностей – рис.2.
Необходимо спроектировать фасонный резец для обработки детали, представленной на эскизе.
Рис.1
Вариант задания - 5234
Исходные данные об обрабатываемой детали
Размеры детали
D1 =69мм D2= 55,5 мм D3= 13 мм L1=5 мм L2= 10 мм
L3 = 13 мм R1=28 мм D4=62,5 мм D5=58,5 мм D6=55,5 мм
D7=53,5 мм D8=52,5 мм L4=13 мм L5=3 мм L6=6 мм
L7=9,5 мм D9=49 мм D10=44 мм L8=12 мм L9=10 мм
Материал детали - Сталь 50
Твердость материала детали НВ, МПа - 2364
Обрабатываемая деталь представляет собой тело вращения и имеет цилиндрический, конический, сферический участки и участок, заданный координатами.
Графическое и математическое выражение фасонного профиля обрабатываемой детали
фасонный резец червячный фреза
Графическое и математическое выражение фасонного профиля обрабатываемой детали определяется относительно координатных осей X и Y. Центр координатных осей 0 находится в точке пересечения левого края детали и ее оси вращения. Координатная ось Y проводится из центра координатных осей 0 перпендикулярно оси X.Фасонный профиль детали на отдельных участках в большинстве случаев состоит из сочетания отрезков прямых линий и дуг окружностей. Координатным способом можно задать фасонный профиль детали, образующая поверхность которой описывается кривыми линиями. Фасонный профиль обрабатываемой детали условно разделяется на отдельные элементарные участки (отрезки прямых линий, дуги окружностей и т.д.), для каждого из которых определяется математическое выражение.
Графическое выражение фасонного профиля показано на рисунке 1.
Рис.2
Математическое выражение фасонного профиля:
В интервале 0?Х?5 профиль представляет собой отрезок линии, параллельной оси детали (оси Х), и выражается формулой Y=27,75.
В интервале 5? Х?13 профиль представляет собой отрезок линии, заданный по окружности, и выражается формулой
В интервале 13? Х? 26 профиль представляет собой отрезок линии, заданной координатным способом, и выражается формулами:
Y = 31,25 Х= 13
Y = 29,25 Х = 16
Y = 27,75 Х= 19
Y = 26,75 Х = 22,5
Y = 26,25 Х= 26
В интервале 26? Х?38 профиль представляет собой отрезок линии, наклонной к оси детали (ось Х), проходящий через две точки 1и 2 с координатами: точка 1- 26, 24,5; точка 2- 38, 22 - и выражается формулой
Y= + 22- = -0,1875Х+22,1875 = -0,188Х+22,188
Выбор габаритных размеров фасонного резца
Габаритные размеры фасонного резца выбираются в зависимости от максимальной глубины Тmax фасонного профиля обрабатываемой детали и коэффициента К, которые определяются по формулам:
Тmax = ,
где Dmax и Dmin - максимальный и минимальный диаметр фасонного профиля обрабатываемой детали
L- общая длина фасонного профиля обрабатываемой детали (вдоль оси Х).
Тmax = = 12,5 мм
Выбор габаритных размеров призматического фасонного резца
Габаритные размеры призматического фасонного резца (рис.3) выбираются из таблицы 2.[ 6,стр.10]
Для Тmax = 12,5 и К= 3,84 габаритные размеры фасонного резца следующие
Ширина Lр определяется после конструктивного оформления фасонного профиля режущей части резца; угол ф элементов крепежной части фасонного резца принимается равным 60о; угол в определяется по формуле
в = 90о - (б+г)
где б и г передний и задний углы фасонного резца в зависимости от материала обрабатываемой детали и инструментального материала.
Рис. 3.
Выбор переднего и заднего углов фасонного резца
Передний и задний углы выбираются из таблицы 4 в зависимости от материала обрабатываемой детали.
При обработке стали 50 НВ = 2364 МПа
г=12°; б=8°.
в=90°-12°-8°=70°.
Расчет глубины фасонного профиля призматического фасонного резца
Для обработки участка детали, профиль которого представляет собой отрезок прямой линии, параллельной оси детали, глубина фасонного профиля резца постоянна для всех значений Х и рассчитывается по формуле
Ср = М) ,
где М -коэффициент, характеризующий отрезок прямой линии, принимается равным b0
В интервале 0?Х?5 М = 27,75 мм
Ср = 27,75*) = 27,75*) = 27,75* *4,519 = 27,75*0,0436*4,5199 = 5,46 мм.
Для обработки участка детали, профиль которого представляет собой отрезок прямой линии, наклоненной к оси детали, глубины фасонного профиля резца для каждого значения от Х1 до Х2 рассчитывается по формуле
Ср = (NX +Q) ],
где коэффициенты N и Q характеризуют отрезок прямой линии и принимаются равными
Ср = (-0,188*26+22,188)] =
17,3*) = 17,3* = 17,3*(-
0,0523)*4,519 = 4,09 мм
Ср = (-0,188*38+14,875)] =
7,731*) = 7,731* =
7,731*(-0,1074)*4,519 = 3,75 мм
Для обработки участка детали, профиль которого представляет собой отрезок линии, заданной по окружности, глубины фасонного профиля резца для каждого значения от Х1 до Х2 рассчитывается по формуле
где коэффициенты S, G, B и W характеризуют отрезок линии и принимаются равными:
Ср=(1*6,5)*sin
= (1* +6,5)*sin (12- =
34,0499*sin(12-7°40?)*4,5199 = 34,099*0,0756*4,5199=11,64 мм
Ср=(1*6,5)*sin
34,3388*sin(12-7°40?)*4,5199 = 34,338*0,0756*4,5199=11,74 мм
Для обработки участка детали, профиль которого представляет собой отрезок линии, заданной координатным способом, глубины фасонного профиля резца для каждого значения Х рассчитывается по формуле
Ср = 31,25*)* = 31,25 * sin (12-
*=31,25* sin (12- *4,5199 =31,25*0,0640*4,5199= 9,04 мм
Ср = 29,25*)* = 29,25 * sin (12-
*=29,25* sin (12- *4,5199 = 29,25*0,0523*4,5199 = 6,92 мм
Ср = 27,25*)* = 27,25 * sin (12-
*=27,25* sin (12- *4,5199 =27,25*0,0436*4,5199 = 5,37 мм
Для Х = 22,5
Ср = 26,75*)* = 26,75*
26,75*0,0378*4,5199 = 4,57мм
Для Х = 26,0
Ср = 26,25*)* = 26,25 * sin (12-
*= 23,25*sin (12- *4,5199 = 26,25*0,0349*4,5199 = 4,36 мм
Конструктивное оформление фасонного резца
Построение фасонного профиля резца производится координатным способом. Для призматического фасонного резца координатами являются глубина Ср фасонного профиля резца и размер Х вдоль оси обрабатываемой детали.
Ширина Lр фасонного профиля обрабатываемой детали (вдоль оси детали); Т1иТ2 - размеры, определяющие дополнительные упрочняющие кромки фасонного профиля резца. Так как у нас деталь изготавливается из штучной заготовки, то Т1=Т2.
где Т3 - размер принимается равным 1…2 мм, Т4 принимается равным 2…3 мм.
Принимаем Т3 и Т4 равным 2 мм.
Lp = 48+2*4 = 54 мм
Размер Т5 выбирается из соотношения
где Тmаx - максимальная глубина фасонного профиля обрабатываемой детали
Принимаем Т5 = 12 мм
Размер Т6 принимаем равным Т5 с перекрытием на 2…3 мм.
Т6 = 12,5+3=15 мм
Угол принимаем равными 15°.
Рис. 4
Фасонные резецы с шириной Lp? 15 мм изготавливаются составными. В составном призматическом В составном фасонном резце режущая часть имеет следующие размеры:
высота - (0,5…0,6)Н = 0,5*·90=45 мм;
ширина - Lр= 52 мм
толщина - (0,6…0,7)В = 0,7*25 = 17,5 мм
Твёрдость фасонного резца:
а) режущая часть из быстрорежущей стали - HRC, 62…65;
б) крепёжная часть - HRC, 40…45.
Параметры шероховатости поверхностей фасонного резца:
а) передней поверхности и фасонной задней поверхности - Ra?0,32 мкм;
б) посадочных поверхностей крепёжной части - Ra?1,25 мкм;
в) остальных поверхностей - Ra?2,5 мкм.
Предельные отклонения глубины фасонного профиля принимаются ±0,01 мм, ширины фасонного профиля резца принимаются в зависимости от её допуска, т.е. ±1/2Тр.
Допуск на ширину фасонного профиля резца определяется по формуле
Тр=(0,5…0,7)Тs,
где Тs - допуск на ширину фасонного профиля обрабатываемой детали.
Предельные отклонения других размеров фасонного резца принимаются:
а) для вала - h12;
б) для отверстия - Н12;
в) для остальных - ±1/2IT12.
Предельные отклонения углов:
а) передний г и задний б углы ±1°;
б) угол крепёжной части ф=±30?;
в) остальные углы ±1,5°.
Комплексная проверка крепёжной части фасонного резца производится по размеру П (с точностью 0,05 мм)
где d - диаметр калиброванного ролика, d=Е=10 мм.
Фасонные резцы – инструменты, режущие кромки которых определены профилем детали и работают по методу копирования. Они широко применяются в серийном, крупносерийном и массовом производстве при обработке тел вращения, имеющих наружные или внутренние фасонных поверхности. Обработка ведется из прутка на револьверных станках, автоматах, полуавтоматах. Точно рассчитанные и изготовленные для обработки конкретной детали фасонные резцы обеспечивают высокую производительность, идентичность формы детали и точность размеров, не зависящих от квалификации рабочего. Точность размеров обрабатываемых деталей поIT8-IT12 и шероховатость поверхностиR а =0,63-2,5 мкм.
Наибольшее распространение имеют круглые и призматические резцы, работающие с радиальной и тангенциальной (направленной по касательной) подачей.
Призматические резцы применяют для обработки наружных поверхностей. По сравнению с круглыми резцами они обладают повышенной жесткостью, высокой точностью обработки, простотой установки на станках.
Круглые резцы применяются для обработки наружных и внутренних поверхностей. Они более технологичны в изготовлении, чем призматические, обеспечивают большее число переточек но уступают последним в жесткости точности обработки.
При выборе типа фасонного резца решающее значение имеет его стоимость, точность формы и линейных размеров профиля, которые гарантируют получение годной детали.
3.2.Методика проектирования фасонных резцов
Проектирование фасонного резца любого типа для обработки заданной детали состоит из ряда общих и обязательных этапов для всех типов резцов. Так, назначение материала инструмента, выбор передних и задних углов и назначение ряда конструктивных параметров осуществляются абсолютно одинаково для всех фасонных резцов.
3.2.1.Характерные точки
Перед проектированием на профиле детали последовательно отмечают характерные (узловые) точки 1, 2, 3 и др. К ним относятся точки начала и конца профиля; узловые, в которых один участок профиля переходит в другой; дополнительная средняя точка на коническом участке; две или три равноудаленных друг от друга дополнительные точки на криволинейном участке. Простые фаски не координируются. На чертеже резца указывается тот же угол и размер фаски, что и на детали.
Затем определяются расчетные размеры характерных точек c учетом величины и расположения полей допусков. Расчетные номинальные диаметры устанавливают по середине поля допуска, с точностью до 0,001 мм. Результаты записывают в сводную таблицу.
Координаты средней промежуточной точки конуса определяют по следующим формулам:
,
где
диаметры
начальной, средней промежуточной и
конечной точки конуса;
линейные
размеры конуса и средней промежуточной
точки.
Координаты средней промежуточной точки криволинейного участка (квадранта) определяют по следующим формулам:
,
где
диаметры
средней, промежуточной и начальной
точки квадранта, который входит в состав
криволинейного участка;
радиус
дуги;
линейные
размеры центра дуги и средней промежуточной
точки.
3.2.2.Назачение материала фасонных резцов
Круглые фасонные резцы в основном проектируются и изготовляются цельными, а призматические, с целью экономии инструментального материала – составными. В качестве материала рабочей части резцов чаще всего применяется быстрорежущая сталь Р6М5. При изготовлении деталей из трудно обрабатываемых материалов экономически выгодно использовать резцы из быстрорежущих сталей Р10К5Ф5, Р9К10, Р18К5Ф2, Р9К5 и твердых сплавов ВК10-М, ВК8, Т15К6. При проектировании составных резцов в качестве материала державки используется сталь 45 ГОСТ 1050-74.