87334

Проектирование фасонного инструмента

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Обработка данной поверхности призматическим фасонным резцом единовременно представляется возможной и экономически целесообразной. Анализ детали для определения возможности обеспечения заданной точности и шероховатости поверхности проектируемым инструментом.

Русский

2015-04-19

4.03 MB

1 чел.

1 Проектирование фасонного инструмента

  1.  Анализ детали для определения возможности обеспечения заданной точности и шероховатости поверхности проектируемым инструментом.

Обрабатываемый материл:  бронза, БрАМц9-2

Эскиз детали:

Рисунок 1 — Эскиз детали

Определяем квалитеты степени точности на размеры не указанные на эскизе в задании [1, с. 192].

Механические свойства бронзы при t=20°, не предусмотренные ГОСТом приведенные в таблице 1:

Таблица 1 –  Механические свойства бронзы при t=20°

Марка бронзы

,
МПа

,

МПа

,

МПа

,
МПа

,
%

БрАМц9-2

ГОСТ   18175 - 78

60

120

600

0,92

20-40

— предел кратковременной прочности,

— относительное удлинение.

Допуск на размеры при механической обработке резанием по 12 квалитету точности, симметрично обозначенные  или .

;                         ;

;                         ;

;                         ;

;                         ;

;

Обработка данной поверхности призматическим фасонным резцом единовременно представляется возможной и экономически целесообразной.

Шероховатость обрабатываемых поверхностей назначаем в соответствии с квалитетом точности по справочнику [1, с. 8].

Для 12 квалитета точности шероховатость .

Рисунок 2 — Операционный эскиз с нумерацией поверхностей

1,5 — Коническая поверхность;

2 — Сферическая поверхность;

3,4 — Цилиндрическая поверхность.

  1.  Выбор схемы резания, взаимного расположения детали и инструмента, построение схемы движения инструмента и заготовки друг относительно друга

По справочнику [2, с. 23]  выбираем схему резания. Подача будет осуществляться перпендикулярно направлению оси данной заготовки, радиальная подача.

Рисунок 3 — Взаимное расположение инструмента и детали, направление подачи

Рисунок 4 — Схема срезаемого слоя

Толщина срезаемого слоя а для фасонных призматических резцов равна подаче: .

Ширина срезаемого слоя b:

.

  1.  Выбор материала инструмента и геометрии режущего клина

Исходя из свойств обрабатываемого материала: бронза БрАМц9-2 HB 110-130, принимаем значения переднего и заднего угла, соответственно: , [3, с. 136].

Материалом режущей части резца назначаем твердый сплав – ВК3 [4, с. 19].

Применение: чистовая и окончательная обработка (точение, нарезание резьбы, размерная обработка отверстий) серого чугуна, цветных металлов и сплавов и неметаллических материалов.

Характерные физические свойства: вольфрамовая группа сплавов.

Не менее Мпа, , HRA не менее 89,5.

Рисунок 5 – Углы режущего клина

– угол заострения.

  1.  Предварительный выбор конструктивных параметров инструмента

Выбор конструкционных параметров фасонного резца производится по максимальной глубине обрабатываемой детали:

.

Основные параметры:

Рисунок 6 – Конструктивные параметры фасонного резца

  1.  Определение режимов резания, параметров среза и типа оборудования

Фасонные резцы чаще всего применяют на токарно-винторезных станках, в качестве рассматриваемого станка используем станок модели 16ВТ20.

         16ВТ20 это токарно-винторезный станок, используемый для обработки заготовок путем наружного точения, растачивания внутренних цилиндрических и конических поверхностей, сверления, зенкерования и развёртывания, а также нарезания различных резьб, в том числе наружных и внутренних метрических, дюймовых, модульных и питчивых.

Техническая характеристика:

Высота центров,  250 мм.
Наибольший диаметр устанавливаемого изделия над станиной, 500  мм.
Наибольший диаметр обработки над верхней частью поперечного суппорта, 275  мм.
Наибольший диаметр обработки над нижней частью поперечного суппорта,  450  мм.
Диаметр сквозного отверстия шпинделя (
d), 57  мм.
Расстояние от торца шпинделя до револьверной головки,  мм:
максимальное – 1000.

Пределы шагов нарезаемых резьб:
   метрических, мм 0,5...112
   дюймовых, число ниток на 1 дюйм 56...0,5
   модульных, модуль 0,5...112
   питчевых, питч 56...0,5
Количество скоростей шпинделя :

прямого вращения – 24

обратного вращения – 12
Максимальное число оборотов шпинделя в минуту – 1600.
Минимальное число оборотов шпинделя в минуту – 16.
Количество продольных подач – 24.
Пределы продольных подач, мм/об:
минимальный – 0,05
 
максимальный – 2,8
Количество поперечных подач  – 24.
Пределы поперечных подач, мм/об:
минимальный – 0,025
максимальный – 1,4
Скорость продольного ускоренного перемещения суппортов – 3,8  м/мин

Скорость поперечного ускоренного перемещения суппортов – 1,9  м/мин
Мощность главного электродвигателя, кВт 11.
Габаритные размеры станка, мм
длина – 3300
ширина – 1265
высота – 1505
Вес станка с электрооборудованием, кг 3250

  1.  – станина с направляющими; 2 – коробка подач суппортов; 3 – шпиндельная бабка; 4 – патрон на шпинделе; 5 – резцедержатель суппорта; 6 – суппорт с фартуком; 7 – задняя бабка.

Рисунок 7 – Основные узлы токарно-винторезного станка16ВТ20

Определение режимов резания [5, с.261]:

1) Глубина резания:  

2) Радиальная подача:

3)  Рассчитываем скорость резания: ,

,

 — коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

 — коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

 — коэффициент, учитывающий качество материала инструмента;

0,85 — поправочный коэффициент при сложном фасонном точении.

;   

; ;

;

; ; ; ; мин;

м/мин;

4) Частота вращения

 об/мин;

5) Сила резания

;

 — поправочный коэффициент.

; ; ; ; ;

;

; ; ; ;

 Н.

мин.

Рассчитываем радиальную составляющую сил резания:

;

; ; ; ; ;

;

; ; ; ;

 Н.

6) Требуемая мощность резания

 кВт.

Проверяем достаточность мощности привода станка по условию

У станка 16ВТ20  кВт;

, т. е. обработка возможна.

  1.  Составление технологической схемы обработки детали со всеми исходными данными, необходимыми для проектирования инструмента

Выбираем круглый профиль 66 мм и длинной 73 мм.

  1.  Закрепить заготовку.

Рисунок 8 – Установка заготовки

  1.  005 подрезать торец, инструмент - проходной упорный резец. Латушкин

Рисунок 9 – Подрезка торца

  1.  0012 Точить поверхность 63,37 мм, L=69 мм, t=2 мм, IT=12, инструмент - проходной упорный резец.

Рисунок 10 – Продольное точение

  1.  Точить фасонную поверхность, инструмент – фасонный призматический резец.

Рисунок 11 – Фасонное точение

  1.  009 отрезать заготовку, инструмент: отрезной резец при .

Рисунок 12 – Отрезка заготовки

  1.  Перечисление причин  и видов искажения профиля

Профиль фасонного резца отличается от профиля обработанной детали. Причинами этого несоответствия является наличие у резца переднего и заднего углов (их совместное влияние увеличивает отклонение профиля резца от режущей кромки и от профиля детали), неточность изготовления самих резцов, погрешность от установки или заточки инструмента.

а) Выбор декартовой системы координат

Рисунок 13 – Декартова система координат

б) Выбор и нумерация расчетных точек

Рисунок 14 – Схема расположения расчетных точек

  1.  Конструирование левой и правой дополнительной части резца

Дополнительная левая часть резца предназначена для прорезания канавки под дальнейшую отрезку, по профилю напоминает контур отрезного резца [10, с.202]:

Рисунок 15 – Дополнительная левая часть инструмента

tвысота лезвия под отрезку (не должна превышать наибольшей высоты профиля детали – t < tmax);

bширина лезвия под отрезку (равна ширине режущей кромки отрезного резца);

φ – угол в плане (15˚);

Правая часть резца (дополнительное лезвие), упрочняющая часть резца:

Рисунок 16 – Правое дополнительное упрочняющее лезвие

a – ширина дополнительного упрочняющего лезвия (2 – 5 мм).

С правой части резца делается удлинённая режущая кромка, для препятствия образования заусенцев при точении.

  1.  Расчет номинальных значений координат профиля

Находим допуск на замыкающее звено:

Строим размерную цепь:

Рисунок 17 – Размерная цепь

Находим допуск на замыкающее звено:

1: ;

2: ;

3,4: ;

5,6: ;

7: ;

8: ;

9: ;

10: ;

11: ;

12: ;

13: ;

Расчет координат точек профиля относительно выбранной системы координат.

Координаты точек по оси Х:

Рисунок 18 – Координаты точек по оси Х

Координаты точек по оси Y:

Рисунок 19 – Координаты точек по оси Y

Рисунок 20 – Технологическая схема детали

  1.  Составление эскиза расчётной схемы и расчётного формуляра с формулами и выполнение коррекционного расчёта

Схема коррекционного расчета представлена на чертеже.

Таблица 2 – Коррекционный расчет

  1.  Расчет допусков на профиль инструмента и шаблона

Находим допуски на профиль шаблона и контршаблона:

Таблица 3: Допуски на профиль шаблона и контршаблона

Расчётные величины

Номер точки

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Допуски на высоту профиля, δhшi

0,041

0,041

0,041

0,041

0,049

0,049

0,049

0,049

0,049

0,049

0,041

0,041

0

Допуски на ширину, δlшi

0

0,0125

0,015

0,023

0,023

0,026

0,026

0,031

0,031

0,031

0,031

0,038

0,038

Рисунок 21 – Шаблон и контршаблон

1.12 Расчет задних углов в нормальном сечении к проекции режущей кромки

Найдем угол в плане в каждой точке:

φ1=117°,55’; φ2л=62°,5’; φ2п=117°,55’; φ3л=62°,5’; φ 3п =90°;  φ 4л=90°;

 φ 5п=90°; φ 6л=90°; φ 7п=116°,59’; φ 8л=87°,44’; φ 8п=86°,53’; φ 9л=104°,32’;

φ9 п=70°,13’; φ 10л=127°,4’;  φ10 п=47°,15’;  φ 11л=149°,56’;  φ11 п=69°,20’;

φ 12л=110°,36’;  φ12 п=69°,24’;  φ 13л=110°,36’.

Рисунок 22 – Определение углов в плане

Найдем значение углов ix и i (таблица 4):

Таблица 4 – Значение углов

Наименование

параметров

Номер точeк

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

i

0,11

0,29

0,44

0,44

1,17

1,17

1,47

1,57

1,54

1,35

0,59

0,33

0

i

15

15

15

15

15

15

15

15

15

15

15

15

15

ix

14,89

14,71

14,56

14,56

13,83

13,83

13,53

13,43

13,46

13,65

14,41

14,67

15

,          

Задний угол в нормальном сечении определяется по следующей формуле [6, с. 57 ]:

где   ix –  задний угол в секущей плоскости в точке Х.

 

Изобразим график зависимости задних углов в нормальных сечениях:

Рисунок 23 – График зависимости задних углов в нормальных сечениях

  1.  Расчет задних кинематических углов. Разработка или выбор мероприятий по уменьшению трения по задней грани режущего клина инструмента
    1.  Расчет кинематических задних углов

В процессе резания статические задние углы не равны кинематическим. Вследствие того, что они становятся меньше, увеличивается трение, а значит и износ.

Рассчитаем кинематические задние углы для i –х точек и участков по следующим формулам:

, – угол скорости резания, при . Если , то .

Рассчитаем скорость во всех точках профиля заготовки по формуле:

;

 мм/мин;   мм/мин;

 мм/мин;

          мм/мин;  мм/мин;  

мм/мин;  мм/мин;

мм/мин;  мм/мин;

мм/мин;  мм/мин.

Определяем кинематические задние углы:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;;

;

.

1.13.2 Перечисление мероприятий по уменьшению трения на задней грани режущего инструмента

Применять мероприятия к данному инструменту не требуется, т.к. нормальные задние углы не равны 0. Интенсивное изнашивание не будет происходить на участках резания.

  1.  Выбор державки или оправки. Разработка метода регулирования инструмента при установке на державке или оправке в станке

Призматические фасонные резцы имеют большое число переточек. Их вершину в осевой плоскости  заготовки устанавливают регулировочным винтом. Задний угол у этих резцов получают при установке их в специальные резцедержатели под углом α=10…20°. Крепление и базирование резца в резцедержателе осуществляется с помощью хвостовика типа ласточкина хвоста:

Рисунок 24 – Резцедержатель для фасонного призматического резца

Регулировка резца по высоте осуществляется при помощи винта, который подвижной планкой соединен с фасонным резцом (на торцевой поверхности планки рифления под резьбу винта, на  боковой стороне планки – рифления под фасонный резец).

Данные к резцедержателю:

H

H1

L

B

l

45

70

175

55

125

  1.  Проверочный расчет на прочность и жесткость инструмента под действием сил резания

Рисунок 25 – Эпюра изгибающего момента

Для того чтобы определить размеры a и b, надо произвести расчёт на прочность державки. Расчёт будем производить по формуле:

;

где vmax – наибольший прогиб; E – модуль Юнга равный 2,1·105; Jx –момент инерции; lвыл = 75 мм; Pz = 3365,19 H.

Момент инерции прямоугольного сечения рассчитывается по формуле:

;

   При расчёте должно сохраняться условие vmax<1/3 δ, где δ – отклонение на самый точный размер;

Подставим в формулу наибольшего прогиба формулу инерционного момента прямоугольного сечения:

;

vmax<1/3 δ ; 0,0104<0,0206.

Условие прочности выполняется.

  1.  Окончательный выбор конструкции и параметров фасонного режущего инструмента

Основные размеры и параметры инструмента согласно чертежу.

  1.  Определение схемы износа режущего инструмента, с перечислением причин и факторов износа. Построение схемы переточки и расчет количества переточек

Здесь имеют место  абразивный, адгезионный (молекулярный) и диффузионный износы.

Абразивный износ происходит в результате царапания — срезания микроскопических объемов материала инструмента твердыми структурными составляющими обрабатываемого металла; большое абразивное действие проявляют также литейная корка и окалина на заготовках.

Адгезионный износ происходит в результате действия значительных сил молекулярного сцепления (прилипания, сваривания) между материалами заготовки и инструмента, вызывающих при скольжении отрыв мельчайших частиц материала инструмента. Адгезионный износ имеет локальный характер и возникает на малых участках контакта поверхностей инструмента с поверхностями заготовки и стружки, в местах повышенных пластических деформаций и температур.

Диффузионный износ происходит в результате взаимного растворения обрабатываемого металла и материала инструмента (главным образом при обработке на высоких скоростях резания твердосплавным инструментом).

Износ по задней поверхности характеризуется высотой площадки hизн. Износ по передней поверхности характеризуется в основном шириной лунки. В процессе работы инструмента износ как по передней, так и по задней поверхностям увеличивается. Когда ширина лунки  достигнет режущей кромки, последняя разрушится и резец выйдет из строя. hизн = 0,8 мм.

Рисунок 26 – Схема переточек

Рисунок 27 – Схема износа режущий части резца

Количество переточек:

;

Найдём hз:

.

Призматические и круглые фасонные резцы необходимо затачивать по передней поверхности чашечными кругами на универсально-заточных станках. Если передний угол резца не будет точно выдержан по чертежу, то профиль резца будет искажен. Поэтому при заточке фасонных резцов необходимо обращать особое внимание на правильное расположение резца относительно шлифовального круга.

На рисунке 26 дана схема заточки призматического фасонного резца. Приспособление должно быть таким, чтобы резец мог быть установлен под определенным углом, равным сумме заднего и переднего углов призматического резца.

Заточка фасонных резцов как круглых, так и призматических, должна производиться исключительно по передней грани. Для заточки можно применять универсально-заточные станки; заточку следует производить чашечными кругами (рисунок 26). Заточка вручную фасонных резцов недопустима, и для крепления затачиваемых резцов обязательно должны применяться приспособления, которые позволяли бы установить затачиваемый резец по отношению к плоскости чашечного круга под определенным углом.

   Если передний угол резца не будет строго выдержан по чертежу резца, то профиль резца будет искажен, и резец не даст точного изделия, поэтому при заточке фасонных резцов необходимо обращать особое внимание на правильное расположение резца относительно шлифовального круга. Это приспособление должно давать возможность установить резец под определенным углом, равным сумме заднего и переднего углов призматического резца. Можно для заточки призматических резцов использовать также универсальные тиски, поставив их под соответствующим углом.

  1.  Определение технических требований и маркируемых параметров на проектируемый фасонный инструмент

Материал режущей части резца — твердый сплав ВК3, ГОСТ 3882-74.

Режущая часть резца приваривается методом контактной стыковой сварки.

Твёрдость режущей части HRC 72..76; корпуса  сталь 40Х HRC40…45.

Размеры контурных точек профиля резца получить коррекционным расчетом.

Маркировать: Индекс детали, марка режущей части, количество переточек, передний угол, задний угол (21П3— ВК3 — 63 — γ=5°— α=10).

Неуказанные предельные отклонения размеров отверстий Н12, валов h12, остальных ± IT12/2.

Список использованных источников

  1.  Справочник технолога-машиностроителя. Том 1. Москва, «Машиностроение»,1985г.
  2.  Грановский Г.И., Фасонные резцы. М., «Машиностроение», 1975.
  3.  Н.А.Нефёдов, К.А.Осипов, Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. Москва, «Машиностроение», 1976г.
  4.  Справочник конструктора-инструментальщика: Под общ. ред. С74 В.И. Баранчикова. – М.: «Машиностроение», 1994. – 560 с., ил (Библиотека конструктора).
  5.  Справочник технолога-машиностроителя. Том 2. Москва, «Машиностроение», 1985 г.
  6.  Г.Н.Сахаров, О.Б.Арбузов, Ю.Л.Боровой, В.А.Гречишников, А.С.Кисилёв, Металлорежущие инструменты. Москва, «Машиностроение», 1989г.
  7.  Ординарцев И.А. Справочник инструментальщика. Ленинград, «Машиностроение», 1987 г.
  8.  Е.Э.Фельдштейн «Металлорежущие инструменты», Справочник конструктора, Минск: Новое знание, 2009. – 1039 с.
  9.  А.Г. Схиртладзе, Л.А. Чупина, А.И. Пульбере, В.А. Гречишников. Формообразующие инструменты в машиностроении, 2006 г.
  10.  Справочник металлиста. В 5 т. Т. 5 / под. ред. А.Н. Малова. — Москва: Машгиз, 1960.— 1184 с.
  11.  Расчеты и конструкции металлорежущего инструмента,  И.А. Фрайфельд, Москва 1959 Ленинград.
  12.  Фельдштейн Е.Э. Режущий инструмент. Курсовое и дипломное проектирование. Минск, «Дизайн ПРО», 2002г.
  13.  Мягков В.Д. и др. Допуски и посадки. Справочник. Часть 1 (1982).
  14.  Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов. Под общ. Ред. Г.Н. Кирсанова — М.: Машиностроение, 1986. — 288 с.: ил.

PAGE   \* MERGEFORMAT4


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53741. Правописание гласных против шипящих 41.5 KB
  Что же нам нужно сделать Щука в озере жила Червячка с крючка сняла Наварила щука щей Пригласила всех ершей Говорили всем ерши: Щи у Щуки хороши Давайте запишем наше упражнение в тетрадь. Запись в тетрадь. Нам нужно вставить пропущенные буквы и записать его в тетрадь. Разбор с учителем стихотворения запись его в тетрадь.
53742. Подготовка к сочинению-рассуждению 36 KB
  Цели урока: познакомить с работами писателей посвящённых русскому языку; развивать речевые умения и навыки; прививать любовь к родному краю к малой и большой Родине. В гостях у нас учителя русского языка и литературы. Мы будем говорить о русском языке.
53743. Обобщающий урок по теме “Природа”. Урок - КВН 51 KB
  Природа Да все что нас окружает это природа. Природа прекрасна в любое время года. Весной мы можем наблюдать как вся природа просыпается от зимней спячки.
53744. Роль имени прилагательного в русском языке 88.5 KB
  Цель: Обучающая учить детей правильно использовать имена прилагательные в речи находить прилагательные и по существенным признакам определять предмет; Развивающая развивать критическое мышление умение ставить проблемные вопросы выдвигать гипотезы анализировать и сравнивать обобщать полученные данные и делать выводы; развивать устную и письменную речь учащихся; Воспитывающая создать условия для формирования познавательного интереса к русскому языку воспитания культуры общения в группе со сверстниками; воспитывать...
53745. Столетняя война 72 KB
  Учитель приветствует учеников и организует повторение ими материала прошлого урока. Учитель проводит фронтальный опрос класса по теме прошлого урока. которая подтвердила права и вольности церкви городов рыцарей баронов свободного населения Что такое совет двадцати пяти совет баронов который следил за исполнением Великой хартии вольностей; в случае нарушения условий этой хартии бароны могли начать военные действия против короля всяческими способами добиваться исправления нарушений Затем учитель заслушивает письменные ответы...
53746. Ателье мод 47 KB
  Как вы думаете какие Правильно основной материал для изготовления одежды это ткань. Что такое ткань Ткань изделие изготовленное путём плотного соединения накрест переплетённых нитей расположенных двумя рядами – продольными основа и поперечными уток. Первая ткань которую мы с вами рассмотрим это хлопок. Преимущества хлопковой ткани: Мягкость Хорошая поглощающая способность в тёплое время Лёгкость в окраске Давайте с вами заполним табличку хлопковая ткань она натуральная или синтетическая Пощупайте хлопковую ткань она...
53747. Конструирование из бумаги. Изготовление новогодней елочки 95.5 KB
  Технологии: технология сотрудничества, деятельностный подход, активное обучение, технологии объяснительно-иллюстративного обучения (в основе которых информирование, просвещение учащихся и организация из репродуктивных действий с целью выработки у них общеучебных умений и навыков).
53748. Теорема Виета 95 KB
  Предметные результаты: наблюдать и анализировать связь между корнями и коэффициентами квадратного уравнения. Формулировать и доказывать теорему Виета, а также обратную теорему, применять теоремы для решения уравнений и задач.
53749. Прогнозирование экономических показателей. Модели финансового планирования 27.5 KB
  Экономический прогноз — это научно обоснованное предвидение возможных направлений и результатов развития субъектов хозяйствования и их структурных подразделений. Методы экономического прогнозирования можно условно объединить в две группы. Наверняка все из вас пускали самолетики лодочки красовались в треуголке из бумаги различных форм фигурок – это и есть оригами. Однако независимые традиции складывания из бумаги хоть и не столь развитые как в Японии существовали среди прочего в Китае Корее Германии и Испании.