Инструментальный блок, состоящий из сверлильного патрона и перового сверла

Инструментальный блок, состоящий из сверлильного патрона и перового сверла

Инструментальный блок, состоящий из сверлильного патрона и перового сверла

Введение

сверло резание державка

Плоские (перовые) - используются при сверлении отверстий больших диаметров и глубин. Режущая часть имеет вид пластины (лопатки), которая крепится в державке или борштанге или выполняется заодно с хвостовиком.

Перовые сверла являются наиболее простыми по конструкции, они дешевы в изготовлении и мало чувствительны к перекашиванию в работе. Свёрла применяются при обработке твердых поковок, а также ступенчатых и фасонных отверстий.

Твердосплавные сверла делают для обработки конструкционных сталей высокой твердости (45…56HRC), обработке чугуна и пластмасс. Исходя из твердости обрабатываемого материала - НВ 143…255 МПа, принимаем решение об изготовлении сверла из быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-73. Крепежную часть сверла изготовим из стали 40Х ГОСТ 4543-74.

При сверлении следует учитывать разбивку отверстия в процессе сверления, которое происходит даже и при правильной заточке сверла (при неправильной заточке и установке сверла она значительно возрастает). Разбивка отверстий увеличивается в зависимости от вязкости металла, скорости сверления и диаметра отверстий. Примерные величины разбивки (в мм)

Диаметр сверла            5      10      15      20      25

Разбивка отверстия      0,08   0,12   0,20   0,28   0,35

Для уменьшения разбивки при сверлении отверстий диаметром свыше 20 мм необходимо сверлить в два приема - сначала малым сверлом, а затем рассверливать до нужного диаметра. В нашем случае

Первое сверло Ø20 мм (предварительное);

Второе сверло Ø35 мм (чистовое).

Сверление отверстий перовыми свёрлами производят с обязательным подводом СОТС (смазывающее - охлаждающее технологическое средство), осуществляемого поливом 55% (по массе) раствора эмульсола по ГОСТ 1975-75 в воде. Расход СОТС не менее 10 л/мин.

1. Геометрические параметры режущей части сверла

Сборное перовое сверло состоит из сменной режущей пластинки и державки. Конструкция и размеры сменной режущей пластины назначаем согласно ГОСТ 19265-73, а державки согласно ТУ2-035-741-81.

В нашем случае стандартные обозначения составных элементов сверла:

Пластина 2000-1217 ГОСТ 25526-82

Державка 2304-4001-65 ТУ2-035-741-81

2. Режимы резания

Подача (табл. 25 [1]:

, выбираем

Скорость резания при рассверливании (стр. 276 [1]):

, где

- коэффициенты (табл. 29 [1])

-среднее значение периода стойкости (табл. 30 [1])

-общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания, где

- коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств медных и алюминиевых сплавов (табл. 4 [1]). В нашем случае этот коэффициент не учитываем.

- коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала (табл. 6 [1]).

- коэффициент, учитывающий глубину сверления (табл. 31 [1]).

Крутящий момент, Н×м

, где

- коэффициенты (табл. 32 [1])

- временное сопротивление при растяжении

Осевая сила, Н

- коэффициенты (табл. 32 [1])

Мощность резания, кВт        

, где

- частота вращения инструмента

3. Расчет прочности державки

Площадь самого слабого сечения державки в месте её крепления в патрон

Возникающее напряжение в этом сечении можно вычислить по формуле:

- коэффициент умножения, учитывает увеличение момента сопротивления при затуплении режущих кромок сверла.

S - площадь сопротивляющаяся крутящему моменту.

r - расчетный радиус приложения нагрузки.

По результатам расчета делаем вывод о достаточной прочности державки.

4. Точность позиционирования и податливость инструментального блока

Точность позиционирования

Инструментальные блоки, устанавливаемые в шпинделе, должны обеспечить статическую точность, приведенную к вылету режущих кромок, в соответствии со следующими данными:

Биение режущих кромок инструмента в системе координат станка рассматривается как замыкающее звено в сложной размерной цепи, образованной отклонениями линейных и угловых размеров элементов вспомогательного инструмента.

Половина допустимого биения режущей части инструмента, как замыкающего звена

Коэффициент относительного рассеяния

=

=4 - число элементов инструментального блока, влияющих на точность позиционирования, включая погрешность шпинделя;

k _i = 1,17 (табл. 2.6 [3]) - приведённый коэффициент относительного рассеяния присоединительных поверхностей вспомогательного инструмента;_i=15 мкм (табл. 2.7 [3]) - биение инструмента на вылете 100 мм в зависимости от точности изготовления конусов (Морзе АТ7)

А_i=1 - принятое за скалярную величину произведение векторной величины e_i на своё передаточное отношение А_i.

2 е _å  = 12 мкм - допустимое биение режущей части инструмента (как замыкающего звена), что меньше допустимого биения режущих кромок сверла.

Расчет податливости инструментального блока

Точность обработки зависит от деформации инструментальных блоков. Погрешности, вызванные их деформацией, могут составлять до 60% погрешности обработки. Деформация инструментальных блоков регламентируется допустимой податливостью, т.е. деформацией блока (мкм/Н) в точке приложения силы.

Допустимая податливость сверла Ø35 мм = 0,186 мкм/Н (стр. 41 [2])

Суммарная деформация блока состоит из суммы деформаций следующих составляющих:

) деформация державки Ø23,78 мм на длине l=77 мм под действием силы 1 кН;

) деформацией цилиндрической части L=151,7 мм переходной втулки относительно максимального посадочного диаметра конуса 7:24 50 D_к = 69,85 мм;

Обе составляющие представляют собой объёмную деформацию и рассчитывают их по формулам сопротивления материалов.

3) деформации контактных поверхностей конуса Морзе 3 АТ7 державки сверла. Податливость =0,0124 мм/(кН×м) (табл. 2.9 [2]);

) деформации контактных поверхностей конуса 7:24 50 АТ7 патрона. Податливость =0,00035 мм/(кН×м) (табл. 2.10 [2]).

, где

E=2,1·10² ГПа - модуль нормальной упругости;

I_XB = 0,05× Ø_{державки} ⁴=0,05×23,78⁴≈ 15989 мм

.

Податливость инструментального блока:

П = = 0,0001587 [мм/Н]= 0,1587 [мкм/Н], что меньше максимально допустимого значения.

Вывод

В ходе выполнения работы были выбраны стандартные конструкция сборного перового сверла и размеры его режущей сменной пластины. Были рассчитаны режимы резания для рассверливания отверстия Ø35Н12 в детали из серого чугуна СЧ20 выбранным перовым сверлом с поливом в зону резания СОТС. Кроме того, был спроектирован специальный сверлильный патрон конструкция и точность изготовления составных частей которого не нарушают точности обработки отверстия детали.

Литература

1. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога - машиностроителя. М: Машиностроение, 1986.

2.   Нефедов Н.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. М: Машиностроение, 1990.

3.   Кирсанов Г.И. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов. М: Машиностроение, 1986.