97004

Проект двухступенчатой комбинированной развёртки

Курсовая

Производство и промышленные технологии

В расчетных точках профиля в главной секущей плоскости, строим график изменения углов, при помощи стандартной программы. Величины переднего и заднего углов приведены в расчетах основных размеров профиля с применением ЭВМ (см выше). Строим графики изменения углов.

Русский

2015-10-13

1.73 MB

2 чел.

Содержание

Введение                                                                                                           4

  1.  Проектирование фасонного резца                                                                5  
  2.  Проектирование протяжки                                                                          12     
  3.  Проектирование комбинированного инструмента                                   21

  Реферат                                                                                                             29

  Заключение                                                                                                      38

      Список литературы                                                                                         39


Введение

В современном машиностроении обработка резанием является главным технологическим методом, обеспечивающим высокое качество и точность обрабатываемых поверхностей детали.

Эффективность машиностроения повышается за счет увеличения удельного веса автоматизированного оборудования, в том числе автоматических линий, станков с ЧПУ, роботизированных комплексов и гибких производственных систем, позволяющих быстро и эффективно перестраивать производство на выпуск новых изделий.

Эффективная эксплуатация указанного оборудования невозможна без создания совершенной инструментальной оснастки, обладающей повышенной надежностью, обеспечивающей экономичное,  трудосберегающее использование дорогостоящей прогрессивной техники, что обуславливает возрастающую роль металлообрабатывающего инструмента

Целью данной курсовой работы является приобретение практических навыков расчета и конструирования инструментов, полученных в курсе «Режущий  инструмент».

  1.  
    Проектирование фасонного резца.

Тип резца: Призматический

Обрабатываемый материал : 50ХГ

Рис.1.1 Эскиз обрабатываемой детали.

  1.  Выбор переднего и заднего углов заточки резца.

В зависимости от материала заготовки выбираем передний и задний углы лезвия резца по ([9], табл. 47): .

  1.  Определение габаритных размеров резца и размеров присоединительных частей.

       Наибольшая глубина профиля детали:

                                      мм,

где dmax, dmin – максимальный и минимальный диаметры заготовки.

       Габаритные и конструкторские размеры резца для tmax=6 мм выбираем по ([9], табл. 44). Конструктивные размеры B=35 мм, Н=90 мм, Е=10, А=40, F=25, r=1, d=10, M(h9)=55,77.  

Длина резца вдоль оси заготовки определяется размером получаемой детали. Также необходимо учитывать ширину дополнительной упрочняющей режущей кромки а, размеры которой оговорены ([9], стр. 137). Принимаем:  с=1 мм. Ширина участка режущей кромки, предназначенной для протачивания канавки с целью облегчения отрезания b = 5.5 мм, перекрытие режущей кромки под отрезание b1 = 1,5 мм, и 1 мм на дополнительную обработку.

Тогда общая длина резца:

мм,

где  - длина детали.

  1.  Профилирование резца.

Профиль фасонного резца не совпадает с профилем исходной заготовки. Поэтому профиль резца необходимо скорректировать. Профиль резца можно определить двумя способами: аналитическим и графическим.

  1.  Подбор величины подачи за один оборот детали.

Выбор величины подачи производим по рекомендациям [3]. По табл. IV.6. находим ближайшую ширину обрабатываемой детали и похожий профиль фасонного резца, которому соответствует  значения подачи. Учитывая ширину обрабатываемой поверхности, физико-механические свойства обрабатываемого материала, а также увеличение сил резания с увеличением подачи, принимаем меньшее из приведенных значений подач:

S=0,028 мм/об.

  1.  Графический способ определения профиля резца

Рис.1.3 Графическое построение профиля призматического фасонного резца.

Строим профиль заготовки, для чего проводим ось ОО  (рис.1.3, от которой откладываем соответствующие размеры профиля заготовки.

Проецируем полученные точки 1,2,3,4,5,6, профиля заготовки на горизонтальную ось, проходящую через центр заготовки О (точки 1’,2’, 3’,4’,5’, 6’), через которые проводим соответствующие окружности.

Из точки 1’ (А1) проводим линию (след) передней поверхности лезвия резца под углом и линию (след) задней поверхности под углом

Обозначаем точки пересечения соответствующих окружностей резца с линией передней поверхности через А1-2, А3-4. Из этих точек проводим линии, параллельные задней поверхности резца до пересечения их с линией (следом нормальной плоскости) и далее соответствующими радиусами из точки 4' делаем засечки на горизонтальной прямой, проходящей через эту точку. Из полученных точек проводим вертикальные линии до пересечения с соответствующими горизонтальными линиями, параллельными линии ММ, находим точки 1’,2’,3’,4’,5’,6’. Соединяя эти точки прямыми, получаем профиль резца в нормальном сечении.

Рассчитываем  с применением ЭВМ основные размеры профиля.

Резец фасонный призматический:

  •  передний угол – 20 град
  •  задний угол – 12 град

  1.  Определяем величину переднего и заднего углов.

     В расчетных точках профиля в главной секущей плоскости, строим график изменения углов, при помощи стандартной программы.  Величины переднего и заднего углов приведены в расчетах основных размеров профиля с применением ЭВМ (см выше). Строим графики изменения углов.

Рис.1.4 Графическое построение изменение углов

  1.   Определение сил резания.

Определяем длину срезаемого слоя для случая, когда задействованы все элементы режущей кромки:

Lcc=7+4+12.5+9+9.1+10=51.6мм.

Площадь срезаемого слоя:

Sсрез = Lcc*S = 51.6*0.028 = 1,4448 мм2,

Где: S – подача, мм/об .

Определяем удельную силу резания по табл. 94 стр. 223[12]. Принимаем удельную силу резания  q=780 кг/мм2 =7800 Н/мм2

Определяем значение главной составляющей силы резания:

Pz = Sсрез*q = 1,4448*7800 =11269,44H.

  1.   Выбор метода крепления резца, проверка надежности крепления.

Метод крепления резца  выбираем, используя рекомендации [3] стр.256 рис. VII22.На резец 1 действует сила Pz, стремящаяся сдвинуть его в крепежном устройстве. Резец удерживается в гнезде за счет сил трения, возникающих вследствие поджатия прижимной планкой крепежного элемента резца с помощью 2-х винтов (см. рис.1.5.)

Рис.1.5.  Крепление резца 1 – резец, 2 – винт, 3 – державка, 4 – планка прижимная, 5 – шайба.

Рис.1.6. Схема расчета сил, действующих на прижимную планку.

При проверке надежности крепления резца определим:

  •  силу, с которой винты действуют на прижимную планку;
  •  диаметр винтов.

Силу, распределенную по поверхности МК представим, в виде эквивалентной силы F, приложенной в середине площади МК (рис. 1.5.)

Под действием данной силы F возникает сила реакции N крепежного элемента, которая по 3-му закону Ньютона уравновешивает силу F.

Спроецировав силу F на ось Y, получим:

С другой стороны ,

Где: Fтр – сила трения, возникающая между поверхностью крепежного элемента и поверхностностью державки и прихвата.

F=0,2 – коэффициент трения [12], стр.98.

Составляем расчетную схему: сила, которая стремится сдвинуть резец (Pz) противопоставлена силе трения, возникающей в месте контакта резца и крепежных элементов, т.е. по 3-му закону Ньютона Pz=Fтр. Из предыдущего расчета Pz=11269,44  Н, но при дальнейшем расчете учтем, что происходит непрерывный износ режущих кромок резца и силы резания значительно возрастают. На основании этого принимаем Pzp=3Pz=33808,32 H.

Тогда

Учтем, что сила трения возникает на двух поверхностях ласточкиного хвоста, т.е. для крепления достаточно силы:

Далее определим, с какой силой должен действовать винт на прижимную пластину, чтобы в точке А была приложена сила F= Н. Сила F создает относительно точки О момент , такой же момент должна создавать и сила .

Приравняв оба уравнения, определим :

Принимаем OA=5 мм, OB=20 мм, тогда

Учитывая, что данная сила будет реализована с помощью двух винтов, то определим силу, приходящуюся на 1 винт:

Определим диаметр винтового соединения.

За расчетную  формулу примем:

,

где F1=F2 – расчетная нагрузка;

- предел прочности при растяжении;

d – номинальный диаметр резьбы.

     Задаемся материалом стержня винта: сталь 40Х ,

Тогда мм

Принимаем d=5 мм.

  1.  Определение расхода инструментального материала.

Заготовку для изготовления резца получаем ковкой. Припуск на механическую обработку принимаем равным 3-4 мм. Тогда, исходя из габаритных размеров готового резца 46х57х120, размеры исходной заготовки будут 50х61х124.

Объем затраченного на изготовление резца материала:

Удельная плотность быстрорежущей стали

Масса заготовки              .

2.Проектирование протяжки.

Исходные данные:

  •  диаметр отверстия мм;
  •  радиус
  •  радиус
  •  длина протягивания L=40 мм;
  •  шероховатость поверхности Ra=0,63 мкм;
  •  схема резания –  генераторная;
  •  обрабатываемый материал: Сталь 50ХГ   

                           

Рис. 2.1. Эскиз обрабатываемого отверстия

Выбор схемы резания.

Протяжку конструируем следующим образом. В начале располагаем круглые зубья, работающие по профильной схеме резания, за ними круглые зубья, работающие по генераторной схеме резания, в конце располагаем калибрующие зубья, работающие по профильной схеме резания

При профильной схеме резания припуск удаляется со всего обрабатываемого контура тонкими слоями, поверхность оформляется последним зубом протяжки. Она обеспечивает достаточную точность и небольшую шероховатость. При генераторной схеме резания припуск срезается узкими слоями, каждый зуб участвует в окончательной обработке. Подъем на зуб для этой схемы резания больше, чем для профильной, что уменьшает длину протяжки.

Выбор материалов для изготовления режущей, хвостовой части, шейки и переходного конуса.

Хвостовик служит для закрепления протяжки в патроне станка. Шейка является вспомогательным элементом, связывающим хвостовик с направляющей и рабочими частями протяжки. Переходный конус облегчает направление протяжки в момент входа направляющей части в отверстие. Режущая часть является основной, которая срезает необходимый металл в заготовке.

По рекомендациям ([7], стр. 51, 203) принимаем материал хвостовой части, шейки, переходного конуса и передней направляющей части сталь 40Х ГОСТ 4543-71, материал режущей части сталь Р18.

Расчет протяжки.

Выбираем станок  горизонтально-протяжной модели 7540 ([6], табл. 8.1. стр. 216). Его технические  характеристики:

  •  Тяговая сила Рс=408 кН;
  •  Наибольший рабочий ход ползуна lpx=2000 мм.

Диаметр отверстия до протягивания D=30 мм (предварительно обрабатываем сверлом 2301-0153 ГОСТ 10903-77).

Расстояние до первого зуба L1=280+L=280+40=320 мм ([6], стр.188).

Припуск под протягивание А=1,0 мм, ( [4]. табл.37).

Диаметр хвостовика выбираем по ([6], табл.8.3.), при этом выбираем наибольший хвостовик, который может пройти через отверстие. Принимаем d1=45 мм, его площадь Fx=907,9 мм2

Шаг режущих зубьев мм, где m=1.25÷1.5 – коэффициент для одинарной схемы резания ([6], стр.186). Принимаем t=8 мм. Наибольшее число одновременно работающих зубьев .

По рекомендациям ([6], стр. 188) дробная часть отбрасывается: Zmax=8.

Глубина стружечной канавки hk=3 мм ([6], табл. 8.6).

Площадь стружечной канавки Fk=7.07 мм2 ([6], табл. 8.6).

Коэффициент заполнения стружечной канавки K=3 ([13], табл. 5.7).

Подача, допустимая по размещению стружки в канавке: мм/зуб ([6], стр. 194).

Наибольшее усилие допустимое хвостовиком ([6], стр. 192, табл. 8.2): , где МП – допускается напряжение на растяжение для хвостовика из легированной стали ([6], табл.8.9, стр. 220). Наибольшее усилие, допустимое протяжкой на прочность по первому зубу ([6], стр. 192, табл. 8.2):

.

Расчетная сила резания определяется как наиб. из Px, P1, 0.9Pc  ([6], стр. 192, табл. 8.2):

За расчетную силу резания принимаем РР=  Н.

Подача, допустимая по расчетному усилию (для генераторной схемы) ([6], стр. 204):

,

Окончательно принимаем схемы резания:  круглых зубьев одинарную схему резания, т.к. .

Dк1=31,17 мм

Dк2=31,34 мм

Dк3=31,51 мм

…..

…..

……..

Dк323=69,61мм

Dк324=69,78мм

Dк325=69,95мм

Dк326=70,00мм

Длина режущей части ([6], стр. 207).

Шаг калибрирующих зубьев (работающих по профильной схеме) ([6], стр. 207).

Принимаем tk=6 мм.

Число калибрирующих зубьев для круглой  части выбираем по ([6], табл.8.11, стр. 221): zк=4.

Длина калибрирующей части ([6], стр. 207).

Подача, допустимая по расчетному усилию (для профильной схемы) ([6], стр. 204):

,

Окончательно принимаем схемы резания:  круглых зубьев одинарную схему резания, т.к. .

Dк1=70,40мм

Dк2=70,80 мм

Dк3=71,20 мм

…..

…..

……..

Dк232=255,80мм

Dк233=256,20мм

Dк234=256,60мм

Dк235=257,00мм

Длина режущей части ([6], стр. 207).

Шаг калибрирующих зубьев (работающих по профильной схеме) ([6], стр. 207).

Принимаем tk=6 мм.

Число калибрирующих зубьев для круглой  части выбираем по ([6], табл.8.11, стр. 221): zк=4.

Длина калибрирующей части ([6], стр. 207).

Длина заднего направления lз=L=40 мм ([6], стр. 208).

Общая длина протяжки ([6], стр. 208):

.

Так как протяжка лишкам длинная, разбиваем на 3

Выбор геометрии режущих и калибрующих зубьев.

По рекомендациям ([5], стр.64) выбираем следующую форму зуба:

Рис. 2.3.

Элементы зубьев и канавок протяжки.

Размеры элементов зубьев и стружечных канавок определяем по ([6], табл. 8.6., стр. 219)  для t=8 мм.

Передние и задние углы выбираем по рекомендациям [13]. В зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала по ([13] , табл. 5.9., стр. 185)  принимаем .

Задний угол на режущих зубьях принимаем , на калибрующих зубьях ([13], с.186). Допустимые отклонения для передних углов , для задних ([13], табл. 5.10).

Для облегчения свертывания стружки в виток, что обеспечивает свободное удаление стружки из межзубных канавок после их выхода с обрабатываемой поверхности детали, делаем на режущих круглых зубьях стружко разделительные канавки. Их наносим на каждом режущем зубе в шахматном порядке. Размеры определяем по ([13]. табл. 5.11):

число канавок nk = 22; Sk = 0,8-1,0; hk = 0,5-0,7; rk = 0,2-0,3.

Выбор конструктивных размеров хвостовика

Выбираем размеры хвостовой части протяжки. По ГОСТ 4044-70 принимаем хвостовик типа 2. Его размеры принимаем  по ([9], табл. 101, стр. 270):

Диаметр передней направляющей принимаем равным диаметру предварительного отверстия заготовки .

Длину переходного конуса конструктивно принимаем lk=100 мм.

Длину переходного конуса конструктивно принимаем lH=100 мм.

Рис.2.4. Хвостовик протяжки.

Полная длина хвостовика lх=l1+lk+lH =180+100+80= 360 мм.

      Диаметр задней направляющей должен быть меньше внутреннего диаметр отверстия на 0,5-0,8 мм. Принимаем . Прочие размеры задней направляющей принимаем по ([9], табл. 111):

Проверка на прочность.

Для проверки конструкции протяжки на прочность  определение максимально допустимую главную составляющую силы резания ([13], стр.190):

- для круглых протяжек

где Ср – постоянный коэффициент, зависящий от физико-механических свойств обрабатываемого материала и формы протяжки, ([13], табл. 5.13); Sz – подъем на зуб; D – диаметр протягивающего отверстия; Zmax – наибольшее количество одновременно работающих зубьев; x – показатель степени при SZ 9[13] ,табл.5.13); - поправочные коэффициенты на величину переднего угла, применяемого СОЖ и степени износа зубьев,( [13], табл. 5.14).

Для протяжки .

Принимаем .

Площадь опасного сечения по впадине первого зуба ([13], стр. 193):

,

где D3=D01 – диаметр отверстия до протягивания;

h=3 – глубина стружечной канавки.

Расчет на прочность ведем по площади опасного сечения хвостовика, т.к. Fx=мм2 < F=. Напряжение в опасном сечении:  ([9], табл.112, стр. 193),

где  - допустимое напряжение для материала хвостовика.

Проверяем силу  по усилию Q, допускаемой тяговой силой станка Qc. Необходимо, чтобы соблюдалось условие:

где , а  - КПД станка

Прочность обеспечена.

Выбор размера и формы затачивающего круга.

Чем больше объем абразива в шлифовальном круге и размеры рабочей поверхности, тем выше стойкость круга. Поэтому размеры шлифовального круга следует принимать по возможности наибольшим.

Для предотвращения подрезания режущей кромки необходимо, чтобы радиус кривизны круга был меньше радиуса кривизны передней поверхности протяжки во всех точках их контакта

,

где Dk, D – диаметры круга и протяжки; m=0.8…0.9 – коэффициент запаса;  - передний угол,  - угол между осями круга и протяжки

. Принимаем Dk=100 мм.

У зубьев круглых протяжек для обработки отверстия должна быть малая шероховатость поверхности . У этих протяжек производят доводку задних поверхностей калибрующих зубьев. Операцию выполняют на станках повышенной точности , применят круги из зелёного карбида кремния (63С) зернистостью М40-М28, твёрдостью СТ1, на бакелитовой связке или круги из эльбора зернистостью 125-100, твёрдостью СМ2 на керамической связке, под доводку оставляют припуск. ([7], стр. 190).

Калибрующие зубья шлифуем по цилиндру с одинаковым диаметром. Режущие зубья шлифуем по общему конусу. Конус образуется путем поворота стола.

Шлифование задней поверхности зубьев выполняем, поворачивая стол на требуемый угол. Каждый зуб шлифуется в отдельности. Режущие зубья шлифуются «до остра». ([7], стр. 189).

Форма круга: тарельчатая Т.


Расход инструментального материала.

В качестве заготовки используем прокат круглого сечения. Припуск по диаметру на полную обработку протяжки 7,5 мм, ([7], табл. 7.1, стр. 170). Припуск по диаметру на полную обработку хвостовой части 8,5 мм ([7], табл. 7.2, стр. 170).  Припуск по длине режущей и хвостовой частей соответственно 9 мм и 7 мм, ([7], табл. 7.3, стр. 171).

Объем затраченного на изготовление рабочей части протяжки материала:

 .

Объем затраченного на изготовление хвостовой части материала: ,

где lp и lx – соответственно длина рабочей и хвостовой частей; D1 – наибольший диаметр протяжки с припуском; D2 – диаметр хвостовика с припуском.

       Масса рабочей части: .


3. Комбинированный инструмент

Исходные данные:

  •  мм; мм;
  •  ;
  •   L=180 мм;
  •   L1=50 мм;
  •  L2=25 мм;
  •  обрабатываемый материал: СЧ12-28

Рис. 3.1 Чертеж обрабатываемой детали.

Поверхность 1 предварительно рассверлена под окончательную обработку специальным инструментом 32мм.

Для обработки поверхностей 1,2 и 3 используем зенкер.


  1.  Определение режима обработки для каждой ступени и выбор режима резания для комбинированного инструмента.

Режим резания для 1 ступени.

Принимаем число зубьев зенкера z1=4.

По ([12], табл. 48 стр.155) принимаем следующие метрические характеристики:

Глубина резания t=1  мм.

Подача ([12], стр.277, табл.26).

Период стойкости ([12], стр.280, табл.30) при D=33 мм, Т=40 мин

Скорость главного движения ([12],стр.276)

,

где =16,3; q=0,3; y=0,5; m=0,3 – коэффициенты ([12], стр. 279, табл. 29);  - общий поправочный коэффициент на скорость резания;  - коэффициент на обрабатываемый материал ([12], стр. 261, табл. 1,2);  = 1 – коэффициент на материальный материал ([12], стр. 263, табл.6); = 1 – коэффициент, учитывающий глубину зенкерования ([12], стр. 280, табл.31);

Частота вращения шпинделя станка, соответствующая найденной скорости:

.

Корректируем частоту вращения шпинделя по данным станка (выбираем вертикально-сверлильный станок 2Н135) и устанавливаем действительную частоту вращения .

Действительная скорость главного движения резания: .

Режимы резания для 2 ступени.

Принимаем число зубьев зенкера  Z2=4.

По ([12], табл. 48 стр. 155) принимаем следующие геометрические характеристики:

Глубина резания t=1 мм.

Подача ([12], стр.277, табл.26): S0=1,3 мм/об.

Период стойкости ([12], стр.280, табл.30) при D=40 мм T=40 мин.

Скорость главного движения резания ([12], стр.276):

;

где =16,3; q=0,3; y=0,5; m=0,3 – коэффициенты ([12], стр. 279, табл. 29);  - общий поправочный коэффициент на скорость резания.

Частота вращения шпинделя станка .

Корректируем частоту вращения шпинделя по данным .

Действительная скорость главного движения резания: .

Режим резания для 3 ступени.

Принимаем число зубьев зенковки Z3=4.

По ([12], табл. 48 стр. 155)  принимаем следующие геометрические характеристики:

Глубина резания t=1 мм.

Подача ([12], стр.277, табл.26): S0=1.3 мм/об.

Период стойкости ([12], стр.280, табл.30) при D=70 мм T=40 мин.

Скорость главного движения резания ([12], стр.276):

;

где =16,3; q=0,3; y=0,5; m=0,3 – коэффициенты ([12], стр. 279, табл. 29);  - общий поправочный коэффициент на скорость резания.

Частота вращения шпинделя станка .

Корректируем частоту вращения шпинделя по данным .

Действительная скорость главного движения резания: .

  1.  Определение сил резания и крутящих моментов, действующих на каждый инструмент.

Крутящий момент  ([12], стр.277).

Осевая сила,

где D – диаметр инструмента, мм; S – подача, мм/об; t – глубина резания, мм; См, Ср, q, x, y – безразмерные коэффициенты, ([12], табл. 32, стр. 281); Кр – коэффициент, учитывающий фактические условия обработки: ; где n – поправочный коэффициент ([12], табл. 9, стр. 264).

Первая ступень:

;

;

Вторая ступень:

;

;

Третья ступень:

;

;

Определяем суммарный момент и силу резания:

;

;

Определим мощность резания ([12], стр.280):

;

, где  - паспортные данные вертикально-сверлильного станка 2Н135. Т.к.  и  - обработка  возможна.

  1.  Расчет хвостовика.

     Определяем номер конуса Морзе хвостовика по суммарному моменту сил сопротивления резания и осевой составляющей силы резания.

,

где =0,5 – коэффициент трения;

=5’ – отклонение угла конуса;

.

Выбираем ближайший больший конус, т.е. конус Морзе №5 по следующим размерам

(ГОСТ 25557-82).

  1.  Проверочный расчет на прочность и жесткость.

Чтобы инструмент надежно противостоял силам резания, он должен иметь запас прочности, превышающий действующие нагрузки. Необходимо выдерживать следующие соотношения:

где , k – толщина сердцевины инструмента; d – диаметр инструмента, m=0,5

n’ = 1 – отношение ширины пера к диаметру инструмента

q = 0,95d – диаметры спинки

 - предел прочности материала инструмента на кручение;

- коэффициент, учитывающий завитость

F=0,314d2 – площадь поперечного сечения рабочей части инструмента;

- предел текучести материала инструмента при его сжатии;

Е=225000 МПа – модуль упругости материала инструмента;

Jmin = 0,0054d4 – минимальный момент инерции инструмента;

е = 300 мм  – вылет инструмента из шпинделя.

Первая ступень:

Вторая ступень:


Третья ступень:

Таким образом прочность и жесткость инструмента обеспечены.

  1.  Определение расхода инструментального материала.

В качестве заготовки используем прокат круглого сечения. Припуск по диаметру  на полную обработку 4,5 мм; припуск по длине 6 мм.

Объем затраченного инструментального материала:

, где D = 74.5 мм – наибольший диаметр инструмента с припуском; L = 106 мм – длина инструмента с припуском.

Масса заготовки

где  - удельная плотность быстрорежущей стали.


4. Реферат «Развёртки»

Развёртка – режущий инструмент , необходимый для окончательной обработки отверстия после предварительного сверления, зенкерования или растачивания. Развёртыванием достигается точность то 6-9 квалитета и шероховатости поверхности до  Ra = 0,32…1,25 мкм.

Высокое качество обработки обеспечивается тем, что развертка имеет большое число режущих кромок (4-14) и снимает малый припуск. Развёртка выполняет работу при своём вращении и одновременном поступательном движении вдоль оси отверстия. Развертка позволяет снять тонкий слой материала (десятые-сотые доли миллиметра) с высокой точностью. Помимо цилиндрических отверстий развертывают конические отверстия (например под инструментальные конусы) специальными коническими развертками.

Не следует путать развертку с зенкером. Последний является получистовым инструментом для получения отверстий невысокой точности, имеет меньшее число режущих кромок, другую заточку. Смазывание и охлаждение, при обработке разверткой, влияет на шероховатость поверхности и точность отверстия. В качестве него при развертывании отверстий в стали применяют эмульсии и минеральное масло. В латуни и бронзе развертывание производится без применения эмульсий.

Классификация

Развертки классифицируются:

По типу обрабатываемого отверстия:

-Цилиндрические.

Конические (под различные инструментальные, котельные (заклепочные) и другие конуса).

-Ступенчатые.

По точности:

-С указанием квалитета для цилиндрических.

-С указанием качества (черновые, промежуточные, чистовые) для конических.

-N1..N6 — цилиндрические развертки с калиброванным припуском для последующей шлифовки инструмента слесарем в требуемый размер.

-Регулируемые (раздвижные, разжимные, шкворневые).

По способу зажима инструмента:

-Ручные с квадратным хвостовиком под вороток.

-Машинные с цилиндрическим хвостовиком.

-Машинные с коническим хвостовиком.

-Машинные насадные (для установки на соответствующую оправку, обычно для инструмента больших размеров).

Другие свойства:

-Прямые или спиральные стружко отводные канавки.

-Количество режущих кромок Z.

-Материал инструмента.

Конструкция развёртки. Особенности

Основными конструктивными элементами развёртки являются режущая и калибрующая части, число зубьев, направление зубьев, углы резания, шаг зубьев, профиль канавки, зажимная часть.

Режущая часть.

  •  Угол конуса φ определяет форму стружки и соотношение составляющих усилий резания. Угол φ у ручных развёрток – 1°…2°, что улучшает направление развёртки при входе и уменьшает осевую силу; у машинных при обработке стали φ = 12°…15°; при обработке хрупких материалов (чугуна) φ = 3°… 5°.
  •  Стандартные развёртки делают с неравномерным окружным шагом с целью предупреждения появления в развёртываемом отверстии продольных рисок. Из-за неоднородности обрабатываемого материала на зубьях развёртки происходит периодическое изменение нагрузки, что ведёт к отжиму развёртки и появлению на обработанной поверхности следов в виде продольных рисок.

Калибрующая часть состоит из двух участков: цилиндрического и участка с обратной конусностью. Длина цилиндрического участка около 75% от длины калибрующей части. Цилиндрический участок калибрует отверстие, а участок с обратной конусностью служит для направления развертки в работе. Обратная конусность уменьшает трение об обработанную поверхность и снижает разбивку. Т.к. при ручном развертывании разбивка меньше, то и угол обратной конусности у ручной развёртки меньше, чем у машинной. При этом цилиндрический участок у ручных развёрток может отсутствовать.

Цилиндрическая ленточка на калибрующей части калибрует и выглаживает отверстие. Уменьшение её ширины снижает стойкость развертки, однако повышает точность обработки и снижает шероховатость, т.к. уменьшает трение. Рекомендуемая ширина ленточки f = 0,08…0,5 мм в зависимости от диаметра развёртки.

Число зубьев z ограничивается их жёсткостью. С увеличением z улучшается направление развертки (больше направляющих ленточек), повышаются точность и чистота отверстия, но снижается жесткость зуба и ухудшается отвод стружки. Z принимается чётное - для облегчения контроля диаметра развёртки.

Канавки чаще выполняют прямыми, что упрощает изготовление и контроль. Для обработки прерывистых поверхностей целесообразно применять развёртки с винтовым зубом. Направление канавок делается противоположным направлению вращения для избежания самозатягивания и заедания развёртки.


Задний угол выполняют небольшой (5°…8°) для повышения стойкости развёртки. Режущую часть затачивают до остра, а на калибрующей делают цилиндрическую ленточку для повышения размерной стойкости и улучшения направления в работе.

Передний угол принимают равным нулю.

Развертки – основные виды и сферы их применения.

Развёртки относят к осевому многолезвийному режущему виду инструмента. Их применяют в процессе финальной обработки сделанных ранее отверстий. В ходе такой обработки снимется очень тонкая стружка. Свою работу развертка выполняет путем вращения с одновременным выполнением  поступательного движения вдоль отверстия. Подобную работу можно выполнять и с помощью шлифовального инструмента, однако в таком случае на очищаемой поверхности остаются частички абразивного материала, что впоследствии приводит к быстрому износу деталей.

По типу привода выделяют три основных вида разверток: ручные, машинные и регулируемые. Первый вид, развертки ручные, применяют при обработке отверстий путем вращения развертки воротком вручную. Квадрат цилиндрического хвостовика  вставляют  в середину воротка. Ручные развертки производятся из стали марки «9ХС». Калибрующую часть и длинный заборный конус ручной развертки затачивают для более точного направления развертки в обрабатываемом отверстии.

Второй вид, развертки машинные, применяются для обработки отверстий на всевозможных станках (к примеру, на координатно-расточных, токарных, сверлильных, револьверных и прочих). Развертки машинные разделяют на насадные, цельные и сборные. Хвостовики бывают либо цилиндрическими с диаметром от 1 до 9милиметров, либо коническими с диаметром от 10 до 32 миллиметров. Они имеют  относительно длинную шейку и конус Морзе.

Третий вид, разверти регулируемые по диаметру, применяют зачастую при выполнении ремонтных работ. Развертки регулируемые также изготовляют из стали «9ХС». Они работают по следующему принципу.  В корпусе регулируемой развертки есть отверстие, которое состоит из цилиндрической и конической частей. В первую часть помещают шарик, который передвигается вдоль оси регулировочным винтом. По мере его перемещения упомянутым винтом происходит увеличение диаметра калибрующей части, что происходит благодаря упругим деформациям стенок развертки.

Если говорить о форме обрабатываемых отверстий, то тут так же выделяют несколько видов разверток, а именно развертки цилиндрические и конические. Первые употребляют для развертывания цилиндрического отверстия, вторые, соответственно, для развертывания конического. И те и другие могут быть как ручными, так и машинными..

Рис. 32. Виды разверток: а - цилиндрическая: 1 - рабочая часть, 2 - шейка, 3 - хвостовик, б - спиральные; в - цилиндрическая насадная, г, д - конические, е - элементы рабочей части развертки: 1 - задняя поверхность, 2 - канавка, 3 - режущая кромка, 4--передняя поверхность, 5 - ленточка, 6- режущее перо, 7 -канавка, 8 - зуб

Для развертывания отверстий применяют ручные и машинные развертки, которые подразделяются на цилиндрические (с прямым и спиральным зубом) и конические (рис. 32).

Развертывают отверстия вручную при помощи воротков, а также на станках, которые применяют при сверлении. Развертка (рис. 32, а) состоит из рабочей части 1, шейки 2 и хвостовика 3 с квадратной головкой.

При развертывании отверстий диаметром до 6 мм припуск на развертывание оставляют 0,1 мм, при развертывании отверстий диаметром от 6 до 12 мм - 0,15 мм, а при развертывании отверстий диаметром от 12 мм и более -0,3 мм.

Конусные отверстия обрабатывают коническими развертками. В отличие от цилиндрических, конические развертки имеют коническую рабочую часть. Такие развертки изготовляют комплектно из двух или трех штук. В комплекте первая развертка черновая - обдирочная, вторая - переходная и третья - чистовая, которая придает отверстию окончательный размер и требуемую чистоту поверхности. Конусные отверстия диаметром до 10-12 мм можно развертывать одной конусной разверткой.

Чтобы получить в результате развертывания чистую поверхность в отверстии, необходимо применять смазочно-охлаждающие жидкости. При развертывании отверстия вручную следует направлять развертку точно по оси отверстия, без перекосов и вращать плавно, без толчков.

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ КОМБИНИРОВАННЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

      В настоящее время существует большое количество разновидностей комбинированных инструментов. Инструмент делится на однотипный и разнотипный. Разновидностями однотипного инструмент являются комбинированные развертки. Разнотипные инструменты образованы из разных комбинаций однотипного инструмента. Основными разновидностями разнотипного инструмента является: сверло-развёртка, свердло-зенкер-развёртка, зенкер-развёртка, развёртка-раскатка, развёртка-метчик.

      Основные комбинированные инструменты, на базе развёртки, используемые на предприятиях представлены на рис. 1.

Рисунок 1 – Разновидности комбинированного инструмента: 
а) – развертка двухступенчатая цельная; б) – сверло-развертка; 
в) – развертка-метчик.

      При обработке однотипными инструментами характер резания одинаков. Режимы резания выбираются исходя из режимов лимитирующей струпени.

      Обработка разнотипным инструментом характеризуется разным характером формообразования. Необходимо учитывать силы резания и подбирать инструмент, который в комбинации с другим инструментом обеспечивал бы необходимую стойкость.

      Количество степеней комбинированного инструмента может достигать шести. При обработке многоступенчатым инструментом нужно чётко представлять процесс резания и процесс удаления стружки. При неправильной конструкции инструмента, стружка может попадать в зону обработки следующей степени и наносить вред в виде царапин на поверхности. Поэтому необходимо особенно чётко следить за изготовлением чистовых инструментов.

      Комбинированный инструмент может быть представлен в виде цельного, сборного или насадного.

      Цельный инструмент (осевой) изготовляют из быстрорежущей стали. При обработке отверстий с малым перепадом диаметров комбинированный инструмент изготовляют из одномерного, путем перешлифовки части инструмента, предназначенную под обработку малого диаметра.

      Сборный инструмент изготовляют путем соединения одинарных инструментов в разные комбинации с помощью инструментальной наладки. В зависимости от характеристик наладки комбинированный инструмент может быть переналаживаемым и специальным.

      Обработка сборным инструментом более эффективна, чем обработка одномерным за счет одновременной обработки нескольких поверхностей. Обработка является совокупностью одинарных формообразующих движений, соединенных в одну операцию, поэтому необходимо точно настраивать инструментальную наладку при подготовке производства. Это добавляет дополнительные трудности.

      Насадной инструмент образуется путем соединения инструментов в корпусе одного из инструментов. Такой инструмент является специальным. При износе одного из инструментов, «корпусной» инструмент перетачивают, а насадной – меняют, поскольку при его перетачивании теряется размер. В некоторых случаях, когда позволяют размеры инструмента, возможно использование регулируемого насадного инструмента.

Комбинированная развертка может работать по двум схемам резания (параллельной и последовательной). В данном случае схема резания, по которой работает инструмент, определяется конструкцией самой развертки.

      Для обработки по параллельной схеме резания необходимо изготовливать инструмент так, чтобы обе степени вступали в процесс резания одновременно. Параллельная схема резания обеспечивает высокую производительность за счет сокращения машинного времени. Недостатком параллельной схемы является увеличение составляющих сил резания, которые ведут к незначительному изгибу оси инструмента, а, соответственно, увеличивают разбивание отверстия. Так же увеличивается количество выделенного тепла, которое ведет к снижению стойкости инструмента.

      Последовательная схема резания устраняет недостатки параллельной, но увеличивается суммарное время.

      Общий вид спроектированной двухступенчатой комбинированной развёртки представлен на рис. 2.

Рисунок 2 – Общий вид двухступенчатой комбинированной развёртки

      Точность обработки по последовательной схеме резания обеспечивается формой поперечного сечения развёртки, поэтому его необходимо делать с неравномерным шагом зубьев.

      При обработке по параллельной схеме резания, для упрощения изготовления развертки, можно использовать развёртку с равномерным угловым шагом. Это объясняется тем, что силы одной ступени оказуют влияние на работу второй ступени. При обработке по параллельной схеме резания фигура обхода контура секции развертки – фигура Лиссажу, которая образуется за счет влияния силы резания одна на другую.

Причины образования огранки отверстий

      При обработке осевым многозубым инструментом наиболее характерными погрешностями является огранка отверстий. Установлено, что величина огранки может превосходить поле допуска на обработанное отверстие. Характерно, что такие отверстия могут считаться годными, так как традиционными средствами контроля, например, предельными калибрами и индикаторными нутромерами, она не может быть обнаружена.

      Наличие огранки отверстий оказывает большое влияние на эксплуатационные свойства узла или машины в целом. Контакт сопряжённых поверхностей деталей машин происходит по вершинам микронеровностей наиболее выступающих мест контактирующих поверхностей. Отношение фактической поверхности контакта к номинальной при чистовом развертывании составляет 0,3 – 0,5 и только при тщательной доводке это соотношение может быть равно 0,9. Такой характер контакта приводит к интенсивному износу деталей, а также увеличивает зазоры между сопряжёнными поверхностями.

      Согласно исследованиям Ольшанского Н.Ф., при крутильных колебаниях сумма приращений сил резания на всех зубьях инструмента сводится к паре сил относительно его оси, а равнодействующая этой пары в любой момент времени равна нулю, а значит крутильные колебания не оказывают влияния на огранку отверстия.

      Исследованиями установлено, что наличие крутящего момента ведёт к радиальным перемещениям инструмента, однако это наблюдается при соотношении между длиной инструмента l и его диаметром d больше 20. Допустимо предположить, что эти выводы справедливы и для крутящих моментов, изменяющихся по периодическому закону. Учитывая, что огранка в отверстиях образуется при обработке инструментом, у которого l/d<<20, влиянием крутильных колебаний на огранку можно пренебречь.

      Для составления уравнения, характеризующего траекторию движения зубьев при вынужденных колебаниях, а следовательно, и для определения формы поперечного сечения обработанного отверстия, достаточно знать уравнения движения центра инструмента.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненного курсового проекта можно сделать вывод о том что спроектированный инструмент соответствует как заданному качеству и форме.


Список литературы

  1.  Алексеев Г.А., Аршиков В.А., Кричевская Р.М. Конструирование инструмента. – М.: Машиностроение, 1979-383 с.
  2.  Аршиков В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. – М.: Машиностроение  1976 – 439 с.
  3.  Грановский Г.И., Панченко К.П. Фасонные резцы М.: Машиностроение 1975 – 309 с.
  4.  Денисенко В.И. Расчет и конструирование режущих инструментов, Владимир, 1973 – 164 с.
  5.  Иноземцев Г.Г. проектирование металлорежущих инструментов М. Машиностроение 1984 г – 270 с.
  6.  Кирсанов Г.Н. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов, М.: Машиностроение, 1986 – 284 с.
  7.  Маргулис Д.Ж. Протяжки для обработки отверстий М.: Машиностроение, 1986 – 279 с.
  8.  Методические указания к курсовому проекту по курсу «Проектирование металлорежущего инструмента» Петров В.А. НПИ, 1987 г. – 24 с.
  9.  Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту М.: Машиностроение, 1984
  10.  Сахаров Г.Н. и др. Металлорежущие инструменты М.: Машиностроение, 1989 – 326 с.
  11.  Справочник зубореза Г.Г. Овумян, Я.И.адам М.: Машиностроение, 1983 – 223 с.
  12.  Справочник технолога-машиностроителя Т.2. Ю.А. Абрамов, В.Н.Андреев, М.: Машиностроение, 1986 – 496 с.
  13.  Фельдштейн Е.Э. Режущий инструмент. Курсовое и дипломное проектирование – М: Дизайн Про, 1997 – 384 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55128. АКЦИЗЫ 100.5 KB
  Налогообложение подакцизных товаров за исключением автомобильного бензина и дизельного топлива осуществляется по следующим налоговым ставкам...
55130. Современная банковско-кредитная система. Центральный банк и его функции 20.93 KB
  ентральный Банк Российской Федерации является мощнейшим центром кредитной системы нашей страны. Он создан на базе бывшего Государственного банка СССР, который располагал широкой сетью филиалов. Ныне является главным банком страны
55132. Складання презентації для пояснення нового матеріалу 86 KB
  Зміст містить елементи науковості Ілюстрації графічні музичні відео в певних випадках не відповідають тексту Є орфографічні пунктуаційні стилистичні помилки Набори числових даних частіше за все проілюстровані графіками та діаграмами...
55133. Складання структурно-змістовного планування теми 67 KB
  Нові поняття і терміни, що формують науковий світогляд школярів та нові технологічні дії, що формують систему інформаційно-технологічних знань та вмінь;
55134. Эффективность денежно-кредитной политики. Проблема сочетания денежно-кредитной и фискальной политик 18.94 KB
  Опыт проведения кредитно-денежной политики в различных странах позволил выявить ее сильные и слабые стороны, а также факторы повышения ее эффективности.