Проектирование фасонного резца, долбяка, протяжки для обработки отверстий

Проектирование фасонного резца, долбяка, протяжки для обработки отверстий

Содержание:

1. Проектирование фасонного резца

1.1 Общие положения о фасонном резце

1.2    Расчет профиля фасонного резца

.3      Расчет круглого фасонного резца

2. Проектирование долбяка

2.1 Расчет долбяков для нарезания прямозубых колес внешнего зацепления:

2.1.1 Определить конструктивные размеры элементов долбяка

.1.2 Определение величины смещения выходного перереза

.1.3 Определение размеров зубца долбяка

.1.4 Определение габаритных размеров и размеров посадочных мест долбяка. Диаметр круга выступов долбяка в выходном сечении

.1.5 Выбор геометрических параметров режущей части

. Проектирование протяжки для обработки отверстий

.1 Общая схема расчета протяжки для отверстия

Литература

1. Проектирование фасонного резца

Дано: d1=100 мм, d2= 115e8 мм, d3=110 мм, d4= 105 мм, d5= 98 мм, l1= 10 мм,

l2=20 мм, l3= 55 мм, Материал, механические свойства - ЛС 59-1Т, НВ 110

.1 Общие положения о фасонном резце

Фасонные резцы применяются для обработки поверхностей сложного профиля на станках токарной группы и реже па строгальных (долбежных) станках в условиях серийного и массового производства. Как правило, они являются специальными инструментами, предназначенными для обработки одной детали. Преимущества фасонных резцов - строгая идентичность обработанных деталей, большой срок службы, высокая общая и размерная стойкость, совмещение предварительной и окончательной обработки, простота установки и наладки на станке - делают их незаменимыми в автоматизированном производстве, особенно на токарных автоматах.

Фасонные резцы классифицируют по нескольким признакам:

по типу станка - токарные, автоматные, строгальные (долбежные);

по форме тела резца - круглые (дисковые), призматические, стержневые. Реже применяются винтовые и улиточные резцы;

по положению передней плоскости резца - с обычной заточкой и с боковой заточкой;

по положению базовой поверхности резца (оси посадочного отверстия у круглых или опорной плоскости у призматических) относительно оси детали - резцы обычной установки и резцы особой установки. Последние, в свою очередь, могут быть с базой, развернутой в горизонтальной плоскости на угол ш, и с боковым наклоном корпуса (обычно призматические резцы) - рис.3;

по виду обрабатываемой поверхности - наружные, внутренние, торцовые. Последние могут бить как наружные с базой, развернутой на угол ш = 90°;

по направлению подачи - с радиальной и тангенциальной подачей (соответственно радиальные и тангенциальные резцы) - тангенциальные резцы;

по конструкции, способу соединения режущей части и корпуса, материалу режущей части: насадные и хвостовые (круглые); цельные, сварные, паяные; быстрорежущие и твердосплавные.

Рис. 1 Схема расположения координатных аразмеров круглого фасонного резца

1.2 Расчет профиля фасонного резца

1) hu= r1*sin γ1= 50*0.2= 10;

2)      A1= r1*cos γ1= 50*0.98= 49;

)        ε1= γ1+α1=12+0=12;

)        Hp= R1*sin ε1= 50*0.2= 25;

)        b1= R1*cos ε1= 50*0.98=49

)        sin γ1= hu/ri;

sin γ1=10.19/50=0.2038γ2=10.19/57.3=0.177γ3=10.19/55=0.185γ4=10.19/52.5=0.194γ5=10.19/49=0.208

7) Ai=ri*cos γi;

A1=r1*cos γ1=50*0.98=49=r2*cos γ2=57.5*0.98=56.35=r3*cos γ3=55*0.98=53.9=r4*cos γ4=52.5-0.98=51.45=r5*cos γ5=49*0.98=48.02

) Ci==Ai-A1;==A1-A1=49-49=0;==A2-A1=56.35-49=7.35==A3-A1=53.9-49=4.9==A4-A1=51.45-49=2.45==A5-A1=48.02-49=1.02

) Bi=B1-Ci;=B1-C1=49-0=49=B1-C2=49-7.35=41.65=B1-C2=49-4.9=44.1=B1-C2=49-2.45=46.55=B1-C2=49-1.02=47.98

) tg εi=Hp/Bi;ε1=Hp/B1=25/49=0.51ε2=Hp/B2=25/41.65=0.6ε3=Hp/B3=25/44.1=0.57ε4=Hp/B4=25/46.55=0.54ε5=Hp/B5=25/47.98=0.521

) Ri=Hp/sin εi;=Hp/sin ε1=25/0.2=50=Hp/sin ε2=25/0.217=46.1=Hp/sin ε3=25/0.21=47.62=Hp/sin ε4=25/0.206=48.54=Hp/sin ε5=25/0.202=49.5

) ti=R1-Ri;=R1-R1=50-50=0=R1-R2=50-46.1=3.9=R1-R3=50-47.62=2.38=R1-R4=50-48.54=1.46=R1-R5=50-49.5=0.5

1.3 Расчет круглого фасонного резца

2. Проектирование долбяка

Долбяк - металлорежущий инструмент для нарезания зубьев прямозубых и косозубых зубчатых колёс наружного и внутреннего зацепления, зубчатых венцов шевронных колёс с канавкой и без неё, зубчатых колёс блоков, зубчатых колёс с выступающими фланцами, ограничивающими свободный выход инструмента и зубчатых реек. Д. имеет вид зубчатого колеса, снабжённого режущими элементами с соответствующей заточкой; изготовляется из быстрорежущей стали. Д. бывают 5 типов (рис.).

Д. делятся на три класса: АА предназначается для обработки зубчатых колёс 6-й степени точности, А - 7-й и Б - 8-й. При нарезании зубьев Д. и обрабатываемая заготовка обкатываются по начальным окружностям без скольжения. Кроме вращения, Д. движется возвратно-поступательно вдоль оси заготовки, а также поступательно в радиальном направлении на величину высоты зуба (или её части) нарезаемого колеса. Срезание стружки происходит при движении Д. вниз (рабочий ход); обратный ход холостой.

 <#"655530.files/image003.gif">

Рис. 3 Припуски на протягивание отверстий

Примером избыточного слоя, или как его иногда называют «избытком», является та часть металла, которая остается после сверления в канавках шлицевого (рис. 3, б) и квадратного (рис. 3, в) отверстий.

Поскольку как собственно припуск так избыточный слой металла удаляется при протягивании, то в дальнейшем будет применятся только один термин - припуск на протягивание.

При обработке отверстий вообще и при протягивании их, в частности, наряду с припуском на обрабатываемую поверхность или припуском «на сторону», который будет в дальнейшем обозначать буквой А (рис. 3), пользуются также термином «припуск на диаметр», обозначаемый буквой Ао. Очевидно, что

Ао=2А=1,2.

Наименьший диаметр предварительного отверстия

Do=D-Ao=50-1.2=48.8 мм,

где D - диаметр окончательного отверстия в детали(принимается по своему минимуму для отверстия 7 и 8-го квалитета точности и по максимальному значению для отверстий II-го и более грубых квалитетов).

Номинальный диаметр сверла или зенкера подсчитывается по формуле:

dин= Do+ак=48.8+0.2=49 мм

где dин - номинальный диаметр сверла или зенкера;

Do - наименьший диаметр предварительного отверстия;

ак - допуск, учитывающий уменьшение диаметра сверла или зенкера при переточках в следствии наличия обратного конуса по наружному диаметру;

Диаметр последнего режущего зуба, равный диаметру калибрующих зубьев, определяется по формуле:

dn=Dk=Dмакс±δ=50.012-0.016=49.996 мм,

где Dk - диаметр калибрующих зубьев;

δ - остаточная деформация отверстия (при протягивании толстостенных деталей отверстия «разбиваются», в этом случае δ = 0.005+0.01 мм берется со знаком минусом, протягивание тонкостенных деталей сопровождаются «усадкой» отверстия, где перед δ ставится знак плюс).

Суммарный подъем зубьев протяжки:

∑⌂d=dn-Do=49.996-48.8=1.196 мм

Подача на зуб Sz выбирается по табл.

Sz=0.03-0.08

T = (1.25-1.5)√l=10.75 для одинарной,

где l - длинна протягиваемого отверстия.

Полученное значение t необходимо округлить до кратного 0.5.

Наибольшее количество одновременно работающих зубьев

Zi=l/t+1=74/10.75+1≈8

Zi - должно быть не менее 3. Берется целая часть результата, т.е. если результат получится 5.65, то необходимо принимать 5.

Наименьший шаг при выбранном Zi:

t`=l/ Zi-0.1=74/8-0.1=9.4

Полученное значение t` необходимо округлить до ближайшего числа, кратного 0.5, это будет окончательно принятый шаг t.

Форма стружечной канавки выбирается по табл. 2 для принятого окончательного шага

Рис. 4. Профиль зубьев протяжки

Коэффициент заполнения стружечной канавки

K≤Fa/Fc=12.6/5.18=2.24

где Fa - активная часть площади канавки протяжки

Fc=Szl=0.07*74=5.18 - площадь продольного сечения срезаемого слоя.

Величина переднего угла выбирается в зависимости от обрабатываемого материала:

Чугун св. НВ>150; бронза, свинцовая латунь - передний угол γ=5º

Задний угол α на черновых зубьях принимается равный 3º

Выбираем размеры хвостовика

Тип хвостовика принимается по ГОСТ 4044-81. Dx - диаметр хвостовика принимается по ближайшему меньшему значению, предварительно обработанному отверстию Do. Протяжка может быть изготовлена с двумя хвостовиками.

Наибольшая величина силы протягивания определяется по следующей формуле:

Рмакс=Ср*Sz*D*Zi*Kγ*Ku*Kc= 300*0.08*50*8*1.1*1*1=10560

где D - диаметр протягиваемого отверстия;

Ср - постоянная, зависящая от обрабатываемого материала и формы протяжки;

Sz - подача на зуб или подъем зубцов на сторону в мм;

Zi - наибольшее количество одновременно работающих зубцов;

Kγ,Ku,Kc - поправочные коэффициенты, характеризующие влияние переднего угла, состава смазочно-охлаждающей жидкости и степени износа зубцов протяжки, посредством которых корректируется значение Рмакс в тех случаях, когда условия протягивания отличны от условий, при которых были определены значения Ср.

Определяется площадь поперечного сечения по первой стружечной канавке F1, по формуле:

F1=π(d1-2ho)2/4=3.13(49.996-8)2/4=3.13*41.96/4=1384.5,

где d1 - диаметр первого зуба.

Проверка протяжки на прочность производится по наименьшему сечению протяжки (желательно, что бы наименьшее поперечное сечение приходилось на хвостовик Fx) по уравнению:

σ = Рмакс/Fмин≤[ σ ]

σ = 10560/1384,5=7.63≤[ σ ]

где Рмакс - наибольшее усилие резания при протягивании, которое не должно превышать тягового усилия протяжного станка;

[σ] - допустимое напряжение в материале протяжки хвостовика 25 кгс/мм2 (250 МН/м2), а на режущей части 300 - 350 МН/м2.

Количество режущих зубьев:

Zp = ∑⌂d/2Sz+(2-3)=1.196/2*0.03+2=22

где 2+3 - учитывает первый и переходные зубья;

∑⌂d - суммарный подъем протяжки, определяемый зависимостью

Полученное значение округляется до ближайшего целого числа.

Длина режущей части:

l5=tp*Zp=9.4*22=206 мм

Количество и размеры стружко-делительных канавок (рис. 5.) принимаются по табл.

Рис. 5 Стружко-делительные канавки

hk=24,

Sk=1-1.2,

hk=0.7-0.8,

Z=0.3-0.4

Шаг калибрующих зубьев:

tk=(0.6-0.7)tp=0.6*9.4=5.64

У протяжек, предназначенных для обработки отверстий II квалитетов и более грубых квалитетов, а также в том случае, когда Zi< 3 принимается шаг калибрующих зубьев равным шагу режущих, тогда : tk= tp.

Передний угол на калибрующей части γк выбирается такой же, как и у режущих зубьев, а задний угол -1º-30`.

Цилиндрическая ленточка на вершинах калибрующих зубьев: fk=0.2мм.

Длина калибрующей части :

lk=tk*Zk=5.64*8=45 мм

Допуск на калибрующие зубья принимаются равным 1/3-1/5 допуска на протягиваемое отверстие (со знаком минус).

Диаметр передней направляющей части D4=Dk отклонением посадки е8.

Длина передней направляющей части l (но не менее 40 мм)

l4=l1=40 мм,

где l - длинна детали.

Диаметр заднего направления D7=Dk с отклонением посадки 8е

l7=(0.5-0.7)*l=0.5*40=20 мм

Диаметр переходного конуса (меньший)

D3=Dx,

где Dx - диаметр хвостовика

Длина переходного конуса l3=10-25 мм.

Рис. 6. Исходное положение протяжки

ln=l1+l2+lc+lk+lg=40+10+90+40=180,

где l1 - длинна хвостовика в мм;

l2 - зазор между патроном и стенкой стола протяжного станка принимается 10-15 мм;

lc - толщина стола протяжного станка в мм;

lk - толщина фланцапланшайбы в мм;

lg - длина детали в мм;

lc и lk - принимаются по паспорту станка.

Сумма lc и lk приблизительно равна:

для горизонтально-протяжных станков 90-120 мм;

для вертикально-протяжных станков 140-150 мм;

Общая длинна протяжки

Ln=ln+l5+lk+l7=180+206+45+20=491 мм

Ln - не должна превышать допустимой длинны.

Литература:

1. Нефедов Н.А., Осипов К.А.. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. - М.: Машиностроение, 1990.

. Cправочник технолога-машиностроителя Т.2 / под ред. А.Н. Малова

. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1968. - 500с.

. Гапонкин В.А., Лукашев Л.К., Суворова Т.Г. Обработка резанием, металлорежущий инструмент и станки. М.: Машиностроение, 1990. - 448 с.

. Родин П.Р. Проектирование и производство режущего инструмента -Киев.: Техника, 1968.-358с.

. Палей М.М. "Технология и автоматизация инструментального производства". - Волгоград, 1995. - 488с.

. Алексеев Г.А., Аршинов В.А., Кричевская P.M. "Конструирование инструментов" 1979.

. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3х томах. Издание 8-е переработанное и дополненное. Под редакцией Жестковой И.Е.- М.: Машиностроение, 2001

. Баранчиков В.П., Боровский Г.В. и др. "Справочник конструктора-инструментальщика". 1994 .

. Баранчиков В.И. и др. "Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов". Справочник. - М.: Машиностроение, 1990.

. Иноземцев Г.Г. "Проектирование металлорежущих инструментов". - М.: Машиностроение, 1984.

. Кирсанов Г.Н. и др. "Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов". - М.: Машиностроение, 1986.

. Косилова А.Г., Р.К. Мещерякова. "Справочник технолога машиностроителя", том 1, 2. -М.: Машиностроение, 1985.