Фасонный инструмент. 
Фасонный инструмент

Рассчитать и спроектировать фасонный инструмент по следующим данным:

Тип инструмента: П 24 призматический.

Обрабатываемый материал: алюминий.

Чертеж детали:

Рис. 1 Чертеж детали

Допуски на размеры (стр. 192,табл.32, [1]):

Для линейных размеров — квалитет 12, симметрично обозначаемые ± или js12;

Для валов — квалитет 12.

Числовые значения допусков:

Ш10h9 > Ш10−0,036.

Ш20 > Ш20h12 > Ш20−0,21.

Ш26 > Ш26h12 > Ш26−0,21.

28 > 28js12 >28± > 28.

• 9 > 9js12 > 9± > 9
• 7 > 7js12 > 7± > 7

Определение шероховатости в соответствии с точностью обработки и видом поверхности (стр. 8, табл.4, [1]):

d10h9 > Ra=1,6; свободные размеры — Ra 6,3.

Выбор материала инструмента, схемы резания: взаимного расположения детали и инструмента, направление подачи (в двух проекциях), определение формы среза.

Для фасонного инструмента сложного профиля выбираем инструментальный материал Р 18 (стр. 115, табл.3 [2]). По справочнику (стр. 205, табл. 96 [8]), в соответствии с материалом обрабатываемой детали выбираем: шероховатость инструмент точность б0 = 15°; г0 = 25°; ш=б0+г0=15+25=40°.

Выбор конструктивных параметров инструмента (предварительно).

Конструктивные параметры выбираем из справочника (стр. 80, табл. 41 [3]). Для этого находим глубину профиля заготовки tmax:

tmax=;

По таблице размеров призматических резцов принимаем при t=8 мм:

Где:

H=75 мм — высота резца;

Lp =35 ммдлина резца;

B=19 мм — ширина резца;

E=6 мм — высота ласточкиного хвоста;

F=15 мм — ширина паза в ласточкином хвосте;

M=29 — размер, позволяющий определить точность изготовления ласточкиного хвоста;

ш=40? -передний угол резца;

A=25 мм — ширина ласточкиного хвоста;

r=0,5 мм — радиус закругления;

d=4 мм — диаметр роликов;

Составление фрагмента технологического маршрута обработки детали

1— 005 — заготовительная:

основные переходы: выбор прутка Ш30±30 и длинной 4 м.

• (стр. 169, табл.62, [1])).
• 2 — токарная:

• 1. Подрезка торца
• 2. Фасонное точение
• 3. Отрезка

Определение режимов резания, параметров среза и вида оборудования.

Режимы резания рассчитаем по: (с.261−275, табл.1−23[2]).

Выбираем подачу при фасонном точении:

s = 0,05 мм/об.

Рассчитываем скорость резания:

.

где.

Kmх — коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала,.

Knх — коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки,.

Kuх — коэффициент, учитывающий качество материала инструмента,.

0,85 — поправочный коэффициент при сложном фасонном точении.

Kmх =1,2; Knх = 0,9; Kuх = 1;

Kх= 1,2· 0,9·1·0,85=0,918;

Cх = 485; yх = 0,25; t=0,12; х=0,12; m = 0,28; Т = 120 мин.

х = м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя, соответствующую найденной скорости резания:

n===1753 об/мин.

Рассчитываем главную составляющую сил резания:

;

Cp = 50; xр= 1; yр = 1; np = 0; kp = kmp = 1;

Pz =10· 50·281·0,051·1=700 Н.

Обработку будем производить на токарно-револьверном станке мод. 1Е 140 (с. 7 [2]).

Корректируем частоту вращения по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения nд = 1700 об/мин.

х==160,2 м/мин.

Рассчитываем мощность резания:

Nрез=;

Nрез= =1,86 кВт.

Проверяем достаточность мощности привода станка по условию.

Nрез? Nшп. У станка мод. 1Е 140 Nшп = Nм· з = 5,5· 0,75 = 4,125 кВт;

Nрез < Nшп (1,86 < 4,125), т. е. обработка возможна.

Составление технологической схемы обработки детали со всеми исходными данными, необходимыми для проектирования резца или другого инструмента.

а) 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.

б) конструирование левой и правой дополнительных частей профиля инструмента.

Дополнительные режущие кромки фасонных призматических резцов, выбираем по следующим данным (стр. 79,83 [3]):

— ширина дополнительной упрочняющей режущей кромки a=2ч5 мм, принимаем a=2 мм;

• — высота режущей кромки под отрезку t не должна быть больше наибольшей глубины профиля, т. е. t
• — ширина режущей кромки под отрезку b?3ч8мм. Принимаем b=6мм;
• — перекрытие режущей кромки под отрезку b1=0,5ч1,5, принимаем b1=1мм;
• — угол режущей кромки под отрезку ц=15°.

L-общая длина резца;

lддлина детали;

в) выбор нуля координат; выбор и нумерация расчетных точек с учетом дополнительных точек на криволинейных участках; расчет номинальных симметричных значений координат профиля (если необходимо); вычерчивание технологической схемы с координатами и допусками на них.

За базовую выбираем ту поверхность, где выше точность обработки. Если имеется несколько поверхностей с одинаковыми точностями, выбирается та поверхность, где наименьший диаметр.

Нумерацию точек производим от начала координат. Промежуточные точки являются концами элементов детали, кроме этого выбираем дополнительную точку на коническом элементе детали.

Определяем абсциссы и ординаты точек:

x0 = 0 y0=0.

x1 = 7 y1=0.

x2 = 7 y2=5.

x3 = 14 y3=5.

x4 = 16,25 y4=7,45.

x5 = 18,5 y5=8.

x6 = 20,75 y6=7,45.

x7 = 23 y7=5.

X8 = 28 y8=5.

г) определение допусков на координаты профиля;

По оси абсцисс:

дl0−3 = == 0,106 мм;

дl0−4 = == 0,106 мм;

дl0−5 = == 0,106 мм;

дl0−6 = == 0,106 мм;

дl0−7 = == 0,106 мм.

Переводим односторонние поля допусков в симметричные:

Шсимм = Шн + ec, где ec = - среднее отклонение.

Ш10−0,036; ес = = -0,018 Шсимм 9,9820,018 мм;

Ш20−0,21; ес == -0,105 Шсимм 19,8950,105 мм;

Ш24,9−0,21; ес = = -0,105 Шсимм 24,7950,105 мм;

Ш26−0,21; ec== -0,105 Шсимм 25,8950,105 мм;

Ш24,9−0,21; ec== -0,105 Шсимм 24,7950,105 мм.

дt0−2 = == 0,1065 мм;

дt0−4 = == 0,1065 мм;

дt0−5 = == 0,1065 мм;

дt0−6 = == 0,1065 мм;

дt0−7 = == 0,1065 мм.

Рис. 45 453 Технологическая схема детали

№ точки.	ln=xn.	tn= rn-ro = yn.	б0.	г0.	ш0 = б0+ г0.	Cos ш0.	Sin г0.	m= r0Sin г0.	cos г0.	A0=r0Cos г0.	Sin гn=(r0/rn)sin г0.	An=rnCos гn.	Cos гn.	Cn=An-Ao.	Tn=CnCos (б0+г0).
						0,76 604.	0,42 262.	2,113.	0,90 631.	4,532.	0,42 262.	4,532.	0,90 631.
						0,76 604.	0,42 262.	2,113.	0,90 631.	4,532.	0,42 262.	4,532.	0,90 631.
						0,76 604.	0,42 262.	2,113.	0,90 631.	4,532.	0,21 131.	9,774.	0,97 742.	5,242.	4,016.
						0,76 604.	0,42 262.	2,113.	0,90 631.	4,532.	0,21 131.	9,774.	0,97 742.	5,242.	4,016.
	16,25.	7,45.				0,76 604.	0,42 262.	2,113.	0,90 631.	4,532.	0,16 973.	12,27.	0,98 549.	7,738.	5,928.
	18,5.					0,76 604.	0,42 262.	2,113.	0,90 631.	4,532.	0,16 255.	12,827.	0,9867.	8,295.	6,354.
	20,75.	7,45.				0,76 604.	0,42 262.	2,113.	0,90 631.	4,532.	0,16 973.	12,27.	0,98 549.	7,738.	5,928.
						0,76 604.	0,42 262.	2,113.	0,90 631.	4,532.	0,21 131.	9,774.	0,97 742.	5,242.	4,016.
						0,76 604.	0,42 262.	2,113.	0,90 631.	4,532.	0,21 131.	9,774.	0,97 742.	5,242.	4,016.

Таблица № 1.

Определение допусков на координаты профиля инструмента

Шаблон и контршаблон имеют те же номинальные размеры профиля, что и фасонный резец, однако допуски на размеры профиля шаблона (дШ) и допуски на размеры профиля контршаблона (дКШ) должны быть в 1,5.2 раза жестче, чем соответствующие допуски резца.

Расчет задних углов в нормальном сечении к проекции режущей кромки.

Задние углы бn в нормальных сечениях рассчитаем по формулам (с. 57 [4]):

tgбn= tgбxsinцx,.

где бIi = шi — гi.

Рассчитаем углы в плане цx.

°;

;

°;

°;

°;

°;

°;

°;

°;

°;

°;

°;

°.

Перечисление мероприятий по уменьшению трения по задней грани резца. Выбор соответствующего мероприятия.

Для всех точек кроме 1 и 2 углы в плане будут больше нуля, поэтому передние и задние углы будут положительными, а для точек 1 и 2 угол ц=0, они равны нулю. На участке 1−2 профиля резца будет происходить интенсивное изнашивание, так как на нем нормальные задний и передний углы равны нулю. Для резца увеличивать задние углы на участке профиля 1−2 нельзя, поэтому режущая кромка для уменьшения трения задней поверхности оформляется таким образом:

В тех случаях когда требуется высокая стойкость резца при обработке заготовки, участки профиля которой перпендикулярны к оси, следует применять резцы с наклонным расположением базы крепления резца.

Рациональный выбор соответствует рисунку 564(б)).

Выбор державки или оправки. Метод регулирования резца по высоте, точность установки.

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 б=12…17°. Крепление и базирование резца в резцедержателе осуществляется с помощью хвостовика типа ласточкина хвоста:

• 1-винт крепления державки;
• 2-корпус;
• 3-резец;
• 4-винт регулирования резца по высоте;
• 5-прихват для зажима резца;
• 6-винт;
• 7-шпонка;

После износа резца его перетачивают. Чтобы установить резец на ту же высоту используют регулировочный винт 4. Для достижения точности при установке по высоте используют шкалу на прихвате для зажима резца 5 и риску на резце 3. Одно деление шкалы равно hизн.

Схема износа инструмента. Причины, факторы и вид износа.

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 (Рисунок 543). Износ по передней поверхности характеризуется в основном шириной лунки b. В процессе работы инструмента износ как по передней, так и по задней поверхностям увеличивается, уменьшая площадку с. Когда ширина лунки b достигнет режущей кромки, последняя разрушится и резец выйдет из строя.

hизн=0,8 мм.

• 1. Справочник технолога-машиностроителя. Том 1. Москва, «Машиностроение», 1985 г.
• 2.. Справочник технолога-машиностроителя. Том 2. Москва, «Машиностроение», 1985 г.
• 3. Н. А. Нефёдов, К. А. Осипов, Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. Москва, «Машиностроение», 1976 г.
• 4. Г. Н. Сахаров, О. Б. Арбузов, Ю. Л. Боровой, В. А. Гречишников, А. С. Кисилёв, Металлорежущие инструменты. Москва, «Машиностроение», 1989 г.
• 5. В. И. Анурьев, Справочник конструктора-машиностроителя. Том 1. Москва, «Машиностроение», 2001 г.
• 6. В. И. Анурьев, Справочник конструктора-машиностроителя. Том 2. Москва, «Машиностроение», 2002 г.
• 7. Б. Белькевич, В. Тимашов, Справочное пособие технолога машиностроительного завода. Минск, «Беларусь», 1972 г.