7070

Проектирование конструкций металлорежущих инструментов

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Введение Машиностроение - отрасль промышленности, тесно связанная с изготовлением деталей, узлов машин и оборудования различного назначения, от использования которых в значительной степени зависит интенсивность развития всего народно-хозяйственного...

Русский

2013-01-14

220.5 KB

4 чел.

Введение

Машиностроение - отрасль промышленности, тесно связанная с изготовлением деталей, узлов машин и оборудования различного назначения, от использования которых в значительной степени зависит интенсивность развития всего народнохозяйственного комплекса. При этом по сравнению с другими способами получения детали машин обработка резанием обеспечивает наибольшую их точность, а также наибольшую гибкость производства, быстрый переход от изготовления одних деталей к изготовлению других.

Эффективность металлообработки - это комплексный показатель, учитывающий среди прочих условий роль режущего инструмента, его влияние на производительность труда, его экономность, надежность, металлоемкость. Несмотря на кажущуюся незначительность и дешевизну по сравнению с современным металлорежущим станком, режущий инструмент во многом определяет возможности современного машиностроительного производства, особенно автоматизированного.

Основные параметры режущих инструментов определяются их назначением и должны обеспечивать надежность, производительность, экономичность обработки.

1      Фреза червячная для нарезания червячных колес

Процесс нарезания червячного колеса в заключительной стадии должен соответствовать процессу зацепления колеса с основным колесом. Для этого необходимо: обеспечить совпадение основных параметров червячной фрезы и червяка (модуль, делительный диаметр, число витков, угол профиля); соответствующим образом спрофилировать затылованную фрезу, т.е. придать боковым режущим кромкам необходимую форму; обеспечить совпадение межосевого расстояния в последней стадии нарезания колеса с межосевым расстоянием в собранной червячной передаче.

По своему назначению червячные фрезы делятся на черновые и чистовые. Чистовые фрезы обязательно шлифуют по профилю. В зависимости от подачи различают два типа фрез: работающие с тангенциальной и с радиальной подачами. Фрезы, работающие с тангенциальной подачей, снабжаются конической заборной частью, фрезы, работающие с радиальной подачей ее не имеют.

Тангенциальная подача предпочтительней, так как она позволяет выдерживать постоянное межосевое расстояние, обеспечивает более высокое качество поверхности зубьев и их точность. Поэтому рекомендуется по возможности использовать фрезы с тангенциальной подачей.

Расчет фрезы проведем согласно методике, представленной в главе 8.4 [1, стр. 318-328]

Исходные данные:

а) обрабатываемый материал Бронза;

б) модуль нормальный, mn, мм 6;

в) число зубьев нарезаемого колеса, Zкoл 78;

г) число заходов фрезы, i 1;

1.1     Проектный расчет

1.1.1 Расчет основных параметров исходного производящего червяка

Делительный диаметр червяка, d1, мм

 d1=q* mn      

где    q > 0,25 * Zкол - коэффициент тела червяка, q > 0,25 * 78 = 19,5.

Принимаем q = 20.

                                            d1 = 20*6=120                                         (1.1)

Начальный диаметр, dW1, мм

                                              dW1= mn *(q+2*x)  (1.2)

где х - коэффициент смещения, = 0.

dW1=6*(20+2*0)=120

Межосевое расстояние, aw, мм

                  aw = 0,5* mn*(Zкол+q) = 0,5*6*(78+20) = 294                                 (1,3)

Делительный угол подъема линии витка, γ1, градусы

tg γ1=                                 (1.4)

Начальный угол подъема линии витка, γ10, градусы

                              tg γ10=                (1.5)

             γ10=

Диаметр вершин, da1 мм

                             dal = d1+2,4* mn=120+2,4*6=134,4                                  (1.6)

Диаметр впадин, dfl, мм

dfl = dl – 2,4* mn =120 – 2,4*6=105,6                               (1.7)

Расчетный шаг, Р1, мм

p1 = π*тп=3,14*6=18,85                                          (1.8)

Толщина зуба колеса по нормали на делительной окружности, Sд, мм

              Sд=                                                                    (1.9)

Высота головки, ha0, мм

                         ha0=1,2* тп=1,2*6=7,2                                          (1.10)

Радиус округления кромки, рko мм

                   Рko=0.3* тп=0,3*6=1,8                                                  (1.11)

  1.  Расчет основных параметров фрезы

Фреза класса точности В.

Так как ведется обработка бронзы, которая обладает хорошей обрабатываемостью резанием целесообразно применять инструмент с  быстрорежущей частью. В соответствии с заданием на проектирование и рекомендациями, приведенными в таблице 14 [2, стр. 56] для обработки серого чугуна (который относится к 3 группе обрабатываемости) зуборезными фрезами, целесообразно принимать в качестве материала рабочей части быстрорежущая сталь Р6М5 ГОСТ-19265-73.  Мелкозернистая структура применяется для чистовой и получистовой обработки.

Проектируемая фреза является чистовой. По сравнению с цельными фрезами у нее будет меньше расход инструментального материала, что значительно снизит ее стоимость, а по сравнению со сборными фрезами, у составной выше точность обработки.

Крепление режущих гребенок к телу фрезы - пайка. В качестве припоя используем припой марки МНМц68-4-2 ОСТ 48-184-81.

Материал корпуса фреза выбираем исходя из таких свойств как: достаточная твердость после термической обработки, достаточная износостойкость и возможность лучшей схватываемости с припоем; к такому материалу можно отнести сталь 40Х по ГОСТ 4543-71.

Геометрические параметры режущей части фрезы принимаем исходя из свойств обрабатываемого материала, вида фрезы (принимаем чистовую фрезу), ее назначения и рекомендаций, приведенных в [2, 3, 4]. Так для обработки бронзы быстрорежущими чистовыми червячными фрезами принимаем следующие углы резания:

передний угол γа = 0º, так как проектируемая фреза является чистовой;

задний угол при вершине αа = 8º при обработке бронзы.

Проверяем значение бокового заднего угла ασ:

 tgασ = tgαa*sinα

      ασ = arctg(tgαa*sinα)                                            (1.12)

где α - угол профиля фрезы. Принимаем α = 20º.

ασ = arctg(tg8º * sin20º) = 2º75’

                                  ασ min

Принимаем ασ  =.

Так как проектируемая фреза является чистовой, то выполняем ее с заборным конусом, т.е. фреза будет работать с тангенциальной подачей, так как она позволяет выдерживать постоянное межосевое расстояние. Угол заборного конуса φк = 11º .

Расчетный делительный диаметр новой фрезы, d0, мм

      d0 = d1+2*0,1*тп=120+2*0,1*6=121,2                                      (1.13) 

где  2*0,1*тп  - запас на переточку, мм.

Делительный диаметр переточенной фрезы, dо., мм 

 dо = d1 = 120                                              (1.14)

Наружный диаметр фрезы, daо, мм

                                          daо = dal + 2*(с+∆i)                                       (1.15)

где, ∆i -припуск на переточку, мм

∆1 = 0,1*m = 0,1*6 = 0,6– для чистовых фрез.   (1.16)

с = 0,2*m = 0,2*6 = 1,2 - радиальный зазор в передаче.                          (1.17)

                                daо = 134,4 + 2*(1,2+0,6) = 148,8                            (1.18)

Минимальное допустимое значение наружного диаметра сточенной фрезы, dао, мм

                                    dао = dal+с =134,4 + 1,2 = 135,6    (1.19)

Диаметр впадин зубьев фрезы dfо, мм

                                   dfо= df1=105,6        (1.20)

Высота зуба фрезы hо, мм

                                  hо = (daо - dfо)/2=(135,6 – 105,6)/2=15   (1.21)

Число зубьев фрезы Zо, где для чистовых фрез  

 Zо=  (1.22)

 cosφ = =   (1.23)

Zо=

из конструктивных соображений, так как необходимо обеспечить прочность зуба, принимаем Zo = 10.

Затылование, обеспечивающее задний угол, К, мм

                            K=                         (1.24)

Второе затылование К1, мм, необходимое для обеспечения выхода шлифовального круга при шлифовании профиля фрезы (так как фреза чистовая)

К1 = (1,3 … 1,7) * К = (1,3 … 1,7)* 6 = 7,810,2             (1.25)

принимаем К1 = 10 мм.

Направление витков фрезы - правое.

Направление стружечных канавок фрезы принимается перпендикулярным виткам червяка фрезы, т.е. .

Осевой шаг винтовой стружечной канавки Т, мм

                T= π*d0*ctgω=3,14*121,2*ctg2º75’=377,47                         (1.26)

Расчетный профильный угол фрезы в нормальном сечении, апр, градусы

апр = 20°

Расчетный профильный угол фрезы в осевом сечении, аос, градусы

аос = 20,09°

Глубина канавки, Н, мм

            H = ho+  (1.27)

где rз  - радиус закругления дна канавки, мм

h0 – высота зуба фрезы, мм

Угол профиля канавки θ=30º

Толщина зуба у основания с≥(0,8…1)*Н = 1*24 = 24 мм  (1.28)

Размеры канавки для облегчения шлифования профиля зубьев фрезы принимаем: высоту канавки hk = 1 мм, ширина канавки bk = 0,4*6=2,4 мм, радиус закругления rk = 0,5 мм.

Диаметр посадочного отверстия, dотв, мм

                                    dотв = 20*.                                      (1.29)

Принимаем стандартную величину dотв = 40 мм. Параметры шпоночного паза необходимого для передачи крутящего момента: ширина паза b = 10 мм, высота паза C1=43,5+0.25 mm.

Диаметр выточки в отверстии, dв, мм

                         dв = dотв+2 = 40 +2 = 42                                                     (1.30)

Длина заборной части Lк, мм

                                         Lк=(2,5…3)*p1                                                                                                        (1.31)

                              Lк = (2,5…3)*18,85 = 47,12556,55                                

Принимаем Lк=48.

Длина рабочей части фрезы L1. мм

                     L1= Lк+2*p1= 48+ 2 *18,85= 85,9                                     (1.32)

принимаем L1 = 90 мм

Общая длина фрезы L, мм

   L = L1+2LБ                                                                                          (1.33)

где LБ = 3,5 8 мм -длина буртиков. LБ = 3,5

L = 90 +2*3,5= 97.

Диаметр буртика, dБ, мм

                      dБ = daо – 2*Н – (1…2) мм = 135,6– 2 * 25 – (1…2) = 84,683,6      (1.34)

принимаем dБ = 84 мм.

1.2     Определение количества переточек и общего срока службы

Количество переточек определяется исходя из величины стачивания за одну установку Н, мм                            H = h + б                                             (1.35)

где h - величина износа, мм. Величина, определяемая по справочной литературе или принимаемая исходя из технологических условий.

В соответствии с рекомендациями, приведенными в [1, 4] h = 0,5;   б - допуск на переточку, мм. б = 0,1.

Н = 0,5 + 0,1 = 0,6

Количество переточек  К                К = Вр/Н                                 (1.36)

где    Вр - принимаемая величина стачивания, Вр = 2,4 мм.

К = 2,4/0,6 = 4

 Общий срок службы фрезы М, мин

M = Т *(K+l)  (1.37)

где    Т - средний период стойкости фрезы, мин. Т = 120

М= 120 * (4 + 1) = 600

1.3     Определение расхода инструментального материала и его стоимости.

Массу фрезы m, кг, можно рассчитать по следующей формуле:

                                                        m =  (V-V’)*ρ ,                      (1.46)

где    ρ - плотность материала корпуса (сталь 40Х), кг/ м3, ρ = 7825;

V - объем фрезы, м3.

                                                                          V =                                         (1.47)

V  м3

                                               m = *7825 = 7,8 кг

   Стоимость материала фрезы S, руб.

                                     S = m * К  = 7,8 * K                                          (1.49)

    где К - стоимость 1 кг инструментального материала, руб.,

Стоимость материалов уточняется у поставщиков.

1.4     Технические требования

1 Фрезы червячные должны изготавливать в соответствии с требования
ми ГОСТ 9324-80Е;

2 Твердость червячных фрез должна быть:
режущих гребенок   88…92 HRА;

корпуса           39...42 HRC.

  1.  На всех рабочих поверхностях зубьев фрез не должно быть трещин,
    забоин, выкрошенных мест и следов припоя;
  2.  Шероховатость поверхностей фрез по ГОСТ 2789-73;
  3.  Предельное     отклонение     посадочного     отверстия     -    40Н8     по ГОСТ 2848-75.

Остальные технические требования по ГОСТ 9324-80Е.

 

2      Резец фасонный призматический.

Фасонные резцы применяются для обработки поверхностей сложного профиля на станках токарной группы и реже на строгальных или долбежных станках в условиях серийного и массового производства. Как правило, они являются специальными инструментами, предназначенными для обработки одной детали. Фасонные резцы обеспечивают строгую идентичность обработанных деталей, большое количество переточек, высокие общую и размерную стойкость, совмещение предварительной и окончательной обработки, простоту установки и наладки на станке, что делает их незаменимыми в автоматизированном производстве, особенно на токарных автоматах. Фасонные резцы классифицируют по нескольким признакам:

  1.  по типу станка — токарные, автоматные, строгальные, долбежные;
  2.  по форме тела резца — круглые или дисковые,  призматические,   стержневые. Реже применяются винтовые резцы;
  3.  по виду обрабатываемой поверхности — наружные, внутренние, торцовые. Последние представляют собой наружные с базой, развернутой на угол 90°;
  4.  по направлению подачи — с радиальной, осевой и тангенциальной подачей (соответственно радиальные, торцовые и тангенциальные резцы
  5.  по конструкции, способу соединения режущей части и корпуса, мате
    риалу режущей части: насадные и хвостовые (круглые); цельные, сварные, паяные; быстрорежущие и твердосплавные.

Исходные данные для проектирования резца

а)обрабатываемый материал……………………………латунь;

б)жесткость крепления ………ср.ж.;

в)вид поверхности ……….наружная;

г)вид подачи ……….радиальная;

д)эскиз детали ………согласно рисунку 7.

2.1   Проектный расчет

Вычерчиваем эскиз детали и наносим ключевые точки.

Рисунок 1. - Эскиз детали.

В качестве инструментального материала для обработки латуни фасонными резцами принимаем сталь Р6М5 ГОСТ19265-73, которая в основном применяется при обработке чугунов, углеродистых и легированных сталей, цветных сплавов, в данном случае – латуни.

На основании [8, стр.45] для фасонных призматических резцов задний угол α = 15°.

Передний угол γ назначаем в зависимости от твердости обрабатываемого материала. Для латуни γ = 0 - 5°, принимаем γ = 5°

Определяем радиусы окружностей узловых точек профиля детали. Для того чтобы при обработке детали каждый размер можно было получить внутри своего поля допуска, за теоретические размеры профиля детали принимаем ее средние размеры:

r1 = r2 = 9,97 мм; r3 = r4 = 14,995 мм; r5 = 19,875 ; мм; r6 = 17,39  мм;

r7  = 12,43 ; r8 = 9.948 мм;

Максимальная глубина фасонного профиля изделия t = 10 мм.

Вспомогательная величина m, мм

                                        m = rl*sinγ = 9,97*sin5°=0,89                                 (2.1)

Передний угол, γ, градусы, в узловых точках

 γ =    (2.2)

где  r - радиус окружности, на которой находится узловая точка, мм

γ3 = γ4 =

   γ5 =

                                            γ6 = 

γ7 =

γ8 =

Расстояние от оси детали до ключевых точек в передней плоскости, Ai,мм

                                               Ai = ri*cosγi       (2.3)

A1 = A2 =  r1*cosγ1 = 9,97*cos5º = 9,932

     A4 =A3 = r3*cosγ3 = 14,995*cos3,40º = 14,969

                          A5 = r5*cosγ5 =19.875*cos2,57º = 19,86

                A6 = r6*cosγ6 =17,39*cos2,93º = 17,37

                                              A7= r7*cosγ7 =12,43*cos4,11º = 12,4

                                              A8 =  r8*cosγ8 =9.948*cos5,13º = 9,91

Расстояние от основной ключевой точки (точки 1 и 2) до других ключевых точек в передней плоскости, Ci, мм

 Ci = (Ai – A1)    (2.4)

  C3 = С4 = 14.995 – 9,97 = 5.025

  C5 = 19.875 – 9,97 = 9.905

  C6 = 17.39– 9,97 = 7.42

  C7 = 12.43 – 9,97 = 2.46

                                             C8 =  9.948 – 9,97 = -0.022

Расстояние от ключевых точек в плоскости перпендикулярной задней поверхности, Pi, мм

                                    Pi = Сi * cos(α+γi)                                                       (2.5)

 P3 = P4 =5.025 * cos(15+3.40) = 4.77

                                   P5 = 9.905 * cos(15+3.57) = 9.44

                                                   P6 = 7.42 * cos(15+2.93) = 7.06

                                   P7= 2.46 * cos(15+4.11) =2.32

                                   P8 = -0.022 * cos(15+5.13) =-0.021

Габаритные и присоединительные размеры резца принимаем в соответствии со стандартами и рекомендациями, приведенными в таблице 3.6 [3] исходя из максимальной глубины профиля детали:

Ширина резца, G, мм 40;

Длина резца, L, мм 75;

Длина режущей части резца, L1, мм 50;

Высота резца, Н, мм 25;

Длина посадочного участка, А, мм 30;

Длина участка, B, мм 25;

Длина участка, F, мм 15;

Высота "ласточкиного хвоста", Е, мм ..6;

Радиус дна "ласточкиного хвоста", r, мм 1.0;

Диаметр ролика, d, мм ..4;

2.2     Определение расхода инструментального материала и его стоимости.

Массу резца m, кг, можно рассчитать по следующей формуле:

                      m = m1 + m2 = V1*ρ1+V2*ρ2                                                (2.6)

где    m1 и m2 – соответственно массы режущей части и корпуса, кг;

ρ 1- плотность материала реза (сталь Р6М5), кг/ м3. ρ1 = 8750;

ρ 2- плотность материала корпуса (сталь 40Х), кг/ м3. ρ2 = 7825;

V1, V2 - объем резца соответственно режущей части и корпуса, м3 .

Объем резца V1, м3

 V1 =  G*(B*L1 – 0,5*B*B*cos15º)

 V1 =  0,04*(0,025*0,05 – 0,5*0,025*0,025*cos15º) =  3,8* 10-5                        (2.7)

Объем резца V2, м3

 V2 =  G*(H*L – V1 – 0,5*H*H*cos15º)

V2 =  0,04*(0,025*0,075 – 3,8* 10-5 – 0,5*0,025*0,025*cos15º) =6,1*10-5

m1= 3,8* 10-5 *8750  = 0,33

m2 = 6,1* 10-5*7825 = 0,48

Общая масса резца, m, кг

m = 0,33 + 0,48 = 0,81

Стоимость инструментального материала S1, руб., cтоимость конструкционного материала S2, руб., общая стоимость резца S, руб. :

              S = S1 + S2 = m1 * К1 + m2 * K2 = 0,33 * K1 + 0,48 * K2         (2.8)

где К1 - стоимость 1 кг инструментального материала, руб., К2 - стоимость 1 кг конструкционного материала, руб.

Стоимость материалов уточняется у поставщиков.

2.3     Термическая обработка

Закалка является основной и важнейшей операцией термической обработки инструмента, определяющей в значительной мере вместе с последующим отпуском его стойкость в процессе эксплуатации. Закалка должна обеспечивать высокую твердость, износоустойчивость, теплостойкость и высокую механическую прочность инструмента. Этим требованиям удовлетворяет наличие мартенсита в закаленной стали. Мартенсит углеродистой стали представляет собой твердый раствор углерода в α-железе, который обладает низкой теплостойкостью.

Нагрев фрезы проводим в хлоробаривой ванне (ВаС12).

Фрезу подвергаем двум подогревам:

первый подогрев до температуры 800 - 840 °С с выдержкой 1 час;

второй подогрев до температуры 1210 - 1235 °С с изотермической выдержкой 1,5-2 минуты (6 - 7 с на каждый миллиметр сечения инструмента).

Охлаждение производится в масле до температуры 300 °С , далее охлаждение ведется сжатым воздухом для избежания появления трещин в интервале мартенситного превращения.

Структура быстрорежущей стали после закалки, состоит из мартенсита, остаточного аустенита и карбидов. Отпуск быстрорежущей стали необходим для превращения остаточного аустенита, а также для отпуска первичного и вторичного мартенсита и снятия при этом внутренних напряжений. Превращение остаточного аустенита в мартенсите в быстрорежущей стали достигается длительным отпуском при температуре 550 - 580 °С в течение 3-4 часов.

Отпуск производим в электровоздушой печи, с последующей очисткой окалины.

2.4       Технические требования

  1.  Резцы изготавливаемые из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265—73 должны иметь твердость HRC 59...63;
  2.  Параметры шероховатости поверхностей резцов не должны быть более,мкм:

а) передней поверхности режущей части Ra 0,4;

б) задней поверхности режущей части Ra 3,2.

  1.  Резцы должны быть остро заточены. Завалы и выкрошенные места на
    режущих кромках не допускаются.
  2.  Резцы должны быть размагничены.
  3.  Маркировка должна содержать: (см чертеж).

3    Сверло спиральное к станку с ЧПУ

Сверла - один из наиболее широко используемых типов режущих инструментов, подразделяющийся на множество разновидностей. Наиболее распространены среди них спиральные сверла, которые можно эксплуатировать в самых разнообразных условиях.

Исходные данные

а)обрабатываемый материал СЧ40;

б)диаметр обрабатываемого отверстия, Dotb, мм 8Н12;

в)длина отверстия, Lotb, mm 40;

г)вид отверстия сквозное;

д)вид хвостовика ... цилендрический.

3.1   Проектный расчет

В качестве инструментального материала рабочей части на основании физико-механических свойств обрабатываемого материала, вида обработки и рекомендаций, приведенных в [3, стр. 364] принимаем основную быстрорежущую сталь Р6М5К5 ГОСТ 19265-73. В качестве материала хвостовика принимаем сталь 40Х по ГОСТ 4543-71, которая после термической обработки имеет достаточную твердость (39...42 HRC) и износостойкость.

Геометрические параметры режущей части принимаем исходя из механических свойств обрабатываемого материала, вида сверла и рекомендаций, приведенных в [1, стр. 237]:

угол наклона поперечной кромки ψ, градусы 50;

задний угол α, градусы 12;

главный угол в алане 2φ, градусы 118;

угол наклона винтовой канавки ω, градусы 30.

Диаметр отверстия 8Н12 мм, т.е. 8мм.

Так как отверстие обрабатывается окончательно, то диаметр сверла d, мм,  можно рассчитать:

d = dотв + ES – 0,0737*Тотв           (3.1)

где  dотв – диаметр отверстия, мм, dотв = 8;

ES – верхнее отклонение, мм, ES = 0,15;

Тотв – допуск на изготовление отверстия, мм, Тотв = 0,15;

d = 8 + 0,15 – 0,1875*0,15 = 8,12=8,1

Запас на разбивку:

 dотв + ESdр ≥ 0,0075*     (3.2)

8 + 0,15 – 8,1 ≥ 0,0075*

0,05 ≥ 0,015 – условие выполняется;

Запас на износ:

 dр – (dотв + EI) ≥ 0,004*     (3.3)

где EI – нижнее отклонение, мм, EI = 0.

8,1 – (8 + 0) ≥ 0,004*

0,1 ≥ 0,01 – условие выполняется.

Диаметр сердцевины dc, мм [5, стр. 239]

 dc = (0,13…0,25)*D = (0,13…0,25)*8,1 = 1,053…2,025 (3.4)

Принимаем dc = 2 мм

Обратную конусность сверла принимаем равную 0,05 мм на 100 мм длины.

Ширина ленточки сверла f, мм [1, стр. 239]

f = 0,5*= 0,5*= 1        (3.5)

Принимаем f = 1 мм

Высота ленточки q, мм [5, стр. 239]

h = 0,025*d = 0,025*8,1 = 0,20                                                                   (3.6)

Диаметр спинки q, мм [5, стр. 239]

q = 0,95*d = 0,95*8,1 = 7,695                                                                    (3.7)

Ширина пера В, мм [1, стр. 239]

B = d*sin*cosω = 8,1*sin*cos30º = 4,97      (3.8)

где  υ - центральный угол канавки, υ = 90º [5, стр. 239].

Больший радиус профиля канавки R, мм

R = (3.9)

Принимаем R = 4 мм.

Меньший радиус профиля канавки r, мм

                  r = 0,015**d = 0,015**8,1 = 1,56                             (3.10)

Для повышения прочности и жесткости сверла его сердцевину делаем утолщенной к хвостовику на 1,6 мм на 100 мм длины.

 Диаметр хвостовика выбираем в соответствии с требованиями прочности. Расчет крутящего момента Мкр и осевой составляющей силы резания Ро выполняем по методике, приведенной в [7, стр. 277].

Значит, Мкр и Ро рассчитываем как при сверлении при глубине резания t, мм

 t =  =  = 4,05 мм ;                   (3.11)

Мкр = 10* См*                              (3.12)

где См - коэффициент, См = 0,021;

       S - подача, мм/об, S = 0,15;

       d - диаметр сверла, мм, D = 8,1;

  Кр - коэффициент зависящий от условий обработки, Кр ≈ 1,09; Значения показателей степени q = 1;x=0; y = 0,8.

Мкр = 10* 0,021*=0,41 Н*мм

Осевая составляющая силы резания, Ро, Н

                         Ро = 10* Ср*                                                     (3.13)

где Ср - поправочный коэффициент на условия сверления. Ср = 42,7;

Кр - коэффициент, учитывающий фактические условия обработки. Кр = 1,09;

Значения показателей степени у = 0,8; x=0.

Ро = 10* 42,7*4,050*0,150,8*1,09 =102 н

Определяем диаметр хвостовика ,dхв, мм

dхв=        (3.14)

где - допускаемое напряжение на кручение, МПа, =1530

dхв==5,2

Основные конструктивные размеры хвостовика D = 8 мм, Lхв = 40 мм.

Длина рабочей части, Lраб, мм [1, стр. 239]

Lраб = Loтв + Lзап + Lвр, пер + LK + (3…8) мм                                                   (3.15)

где, Loтв  - длина обрабатываемого отверстия, мм. Loтв = 40;

Lзап  - запас на выход стружки, мм. Lзап = (0,3…1)*d = 2,5;

Lbp, пер - величина врезания и перебега необходимая для начала и конца обработки, мм. Lbp, пер = 8;

LK - длина стружечной канавки неполной глубины, мм. LK = (0,3…1)*d = 2,5.

Lpаб = 40 + 2,5 + 8 + 2,5 +7 = 60 мм.

Длина сверла L, мм

            L= Lраб + Lш + Lхв = 60 + 0 + 40 = 100 мм                                        (3.16)

3.2   Определение экономической стойкости и скорости резания

Период стойкости Т, мин, обеспечивающий наибольшую производительность (экономическая стойкость)

                               Т =                                                                (3.17)

где  m - коэффициент, зависящий от условий обработки, m = 0,125 [7];

τсм - время смены затупившегося инструмента и настройки его на размер, мин. τсм = 8.

                   Т =     мин ;                                                   

Скорость резания V, м/мин, обеспечивающая наибольшую производительность при сверлении [7].

V =       (3.18)

где, Cv - поправочный коэффициент. Cv = 14,7 /7, стр. 279, таблица 29/;

D - диаметр сверла, мм. D = 8,1;

Т - среднее значение стойкости сверла, мин. Т = 56;

S - подача на оборот, мм/об. S = 0,15 /7, стр. 277, таблица 25/;

Kv - поправочный коэффициент, учитывающий условия резания. Kv = 0,6;

Показатели степени принимаем из /7, таблица 29/: q = 0,25; х = 0; у = 0,55;

m = 0,125

V = м/мин;

3.3     Технические требования.

Сверла должны изготавливаться в соответствии с требованиями по ГОСТ 27724-88;

Твердость хвостовиков сверл должна быть HRC 45...50;

Параметры шероховатости поверхностей деталей сверл по ГОСТ 2789-73 не должны быть более, мкм:

наружных цилиндрических поверхностей Ra 0,8;

остальных поверхностей Ra 3,2

На шейке каждого сверла должны быть четко нанесены: диаметр сверла; материал рабочей части; товарный знак изготовителя.


4      Расчет точности и жесткости инструментального блока

Важнейшим требованием к блочному инструменту для станков с ЧПУ является обеспечение достаточной результирующей точности и жесткости.

В связи с тем, что блочный инструмент является элементом системы СПИД, существуют связи точности и жесткости вспомогательного инструмента с качеством обработки деталей.

Расчет точности и жесткости инструментального блока проведем в соответствии с методикой приведенной в [3].

Расчет проведем в соответствии с расчетной схемой, представленной на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Расчетная схема к определению точности и жесткости инструментального блока.

4.1   Расчет точности инструментального блока

Величина первичного отклонения вершины инструмента от номинального положения e  , мкм

e  =

где  Аi - передаточное отношение i-ro звена;

ki - коэффициент относительного рассеивания i-ro звена;

еi - перекос или параллельное смещение оси i-ro звена;

K   - коэффициент относительного рассеивания величины замыкающего звена.

Согласно схеме, представленной на рисунке 1 можно выявить следующие составляющие погрешности, мкм

  1.  биение конического отверстия шпинделя, 2 е1 = 4;
  2.  биение шпинделя от перекоса осей, е2 = 1;
  3.  биение базового агрегата от перекоса в соединении конусностью 7:24, е3 = 1,3;
  4.  биение цилиндрического отверстия втулки, 2 е4 = 20;
  5.  биение инструмента от перекоса в соединении конусностью 7:24, е5= 20;

Коэффициенты относительного рассеивания:

  1.  биение конического отверстия шпинделя, К1 - 1,1;
  2.  биение шпинделя от перекоса осей, К2 = 1,17;
  3.  биение базового агрегата от перекоса в соединении конусностью 7:24, К3= 1,51;
  4.  биение цилиндрического отверстия втулки, К4 = 1,09;
  5.  биение инструмента от перекоса в соединении конусностью 7:24, К5= 1,17;

Тогда определим коэффициент относительного рассеивания величины К

Определяем передаточное отношение Ai

где  li - вылет io элемента компоновки;

lHi - вылет, на котором нормируется величина перекоса в i-ом соединении.

Тогда определим величину первичного отклонения вершины инструмента от номинального положения e   , мкм:

е  =

4.2   Расчет податливости инструментального блока

Вспомогательный инструмент как элемент системы СПИД испытывает деформацию двух видов: тела деталей (изгиб, скручивание) и поверхности слоев этих деталей, которыми они контактируют в местах соединения. Деформациям первого вида противостоит объемная жесткость, а второго — контактная жесткость. Это два принципиально разных вида жесткости, методы определения которых совершенно различны.

Объемная жесткость (податливость) определяется исходя из действия составляющих сил резания, геометрических размеров и свойств материалов, из которых изготовлен вспомогательный инструмент.

Контактная жесткость (податливость) в стыках также определяет деформации в местах приложения сил резания.

Величина контактных деформаций зависит от многих факторов: величины и вида нагружения, величины и распределения давлений, величин зазоров, точности обработки и размеров сопрягаемых поверхностей. Наклон в стыках деталей вспомогательного инструмента вызывает существенные перемещения в точке приложения силы, в ряде случаев соизмеримые и даже большие, чем прогиб самих режущих инструментов на свободной длине.

Таким образом, суммарную деформацию , мкм, в общем виде можно представить в виде формулы:

где  Р - нагружающая сила, Н. Принимаем единичную силу, т.е. Р = 1;

li - вылет i-го элемента компоновки, мм;

J - осевой момент сечения i-го элемента, мм4;

Е - модуль упругости, МПа. Е = 2x105 ;

Q/M- податливость io соединения, (кН*м) ,принимается по таблицам [10].

Тогда суммарная деформация δ, мкм/кН, от единичной силы в нашем случае будет определяться из следующего выражения:

δ  =

δ =

Список использованных источников

  1.  Режущий инструмент. Курсовое и дипломное проектирование. Учебное пособие./ Под ред. Е. Э. Фельдштейна-Мн.: ДизайнПРО, 1997.-384 с: ил.;
  2.  Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов:Справочник/ В. И. Баранчиков, А. В. Жаринов. Н. Д. Юдина, А.И.Садыхов.;Под общ. ред. В. И. Баранчикова. -М.: Машиностроение, 1990. - 400 с: ил.;
  3.  Справочник инструментальщика / Под ред. И. А. Орденарцева.- Л. Машиностроение, 1987 - 846 с;
  4.  Иноземцев Г. Г. Проектирование металлорежущих инструментов. М.«Машиностроение», 1984, 272 с: ил.
  5.  Климов В. И. и др. Справочник конструктора-инструментальщика. М. СВ-к.: Машгиз, 1958 - 608с: ил.
  6.  Семенченко И. И. и др. Проектирование металлорежущего инструмента. М.: Машгиз, 1963 -952 с;

7 Справочник технолога-машиностроителя, в 2-х т. т2/ Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение. 1985.,496с.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71943. Альберт Великий 41.55 KB
  После распада Римской Империи, сельское хозяйство на её западных территориях, занятых варварами пришло в упадок. Были утрачены знания и технологии Империи, площадь пахотных земель значительно сократилась.
71944. Александр Васильевич Советов 149.42 KB
  Александр Васильевич Советов возглавлял Вольное Экономическое общество (ВЭО), в котором его первый отдел объединял агрономов, экономистов и естествоиспытателей, таких как Д.И. Менделеев, К.А. Тимирязев, а с 1875 года - Докучаев.
71945. ДЕМОГРАФИЧЕСКАЯ ПОЛИТИКА 111.5 KB
  Она призвана воздействовать на формирование желательного для общества режима воспроизводства населения сохранения или изменения тенденций в области динамики численности и структуры населения темпов их изменений динамики рождаемости смертности семейного состава расселения внутренней...
71947. Понятие сети ССП и ее базовые принципы 180.57 KB
  Пользователи получили доступ к услугам, о которых 10–15 лет назад и не задумывались. E-mail, Интернет, сотовый телефон стали обычными атрибутами повседневной жизни. За короткое время мы так привыкли к практически ежедневному появлению всевозможных новинок, что сами начали выдвигать требования по предоставлению новых услуг и приложений.
71948. Інформаційна культура учнів 47.04 KB
  В інформаційному суспільстві люди мають можливість отримувати доступ до надійних джерел інформації. Процес комп’’ютеризації позбавляє їх від рутинної роботи дозволяє забезпечити високий рівень автоматизації обробки інформації в сферах освіти виробництва в соціальній сфері.
71950. Разновидность методов управления персоналом 126 KB
  В отличие от господствовавших ранее взглядов экономически включавших персонал в категорию издержек подлежащих строгому контролю и возможно большему сокращению появилась концепция управления человеческими ресурсами в соответствии с которой персонал...
71951. Развитие транспортного комплекса автотранспортных предприятий 76.5 KB
  Грузовой автомобильный транспорт в рыночных условиях переживает период особенно бурного развития. По-видимому как это происходит в большинстве европейских стран доля грузового автотранспорта в транспортном балансе будет увеличиваться пропорционально темпам роста ВВП.