Фасонный резец

1.

                           Исходные данные на проектирование фасонного резца.

1.1. Назначение и разновидности фасонных резцов.

   Фасонные резцы  применяются для обработки поверхностей  сложной конфигурации длиной  не более 50 мм. Их использование  позволяет сократить время обработки  сложных поверхностей, произвести  обработку такого профиля   станочником низкой квалификации, снизить себестоимость изготовления  детали. Однако из-за высокой стоимости  фасонного резца их целесообразно  применять в крупносерийном и  массовом производстве на токарных  автоматах и полуавтоматах.

   В практике встречаются  разнообразные фасонные резцы,  которые подразделяются на следующие  типы:

    1) по форме резца: стержневые, дисковые и призматические. Фасонные стержневые резцы применяются как при токарной обработке, так и при строгании и долблении;

    2) по установке относительно детали: радиальные, тангенциальные. В радиальных резцах подача выполняется в направлении, перпендикулярном оси заготовки. В этом случае длина режущей кромки соответствует длине образующей профиля детали, что требует больших усилий резания, которые вызывают деформацию заготовки и появление вибраций. Тангенциальные резцы обрабатывают сложный профиль последовательно, в результате чего уменьшаются силы резания и вероятность появления вибраций;

   3) по расположению оси круглых резцов: с параллельным и наклонным расположением осей детали и резца. Наклонное расположение используют для создания задних углов на участках профиля, перпендикулярных оси заготовки;

   4)  по расположению передней поверхности: и . Резцы этих видов позволяют с различной степенью точности обрабатывать конические участки профиля детали;

  5)  по форме образующих:  с кольцевыми и винтовыми образующими для обработки малоустойчивых к прогибу заготовок и неглубоких профилей.

Рис 1.1 Разновидности фасонных резцов

Фасонные резцы:

а) - стержневой, б) - призматический, в) - круглый,

г) – круглый,  с наклонным расположением базы крепления резца,

 д) – призматический,  с наклонным расположением базы крепления резца,

ж) - круглый составной  резец с припаянными пластинами твёрдого сплава:

1 – корпус резца, 2 - режущие  пластины,

 з) – призматический,  с положительным передним углом γ и углом наклона режущей кромки λ.

1.2. Схема установки резца и состав формообразующих движений.

    Крепление призматического  резца в державке и его базирование  осуществляются при помощи хвостовики  типа ласточкиного хвоста. Резец  устанавливается в специальное гнездо корпуса. Регулировка установки вершины резца на линии центров станка производится регулировочным винтом, который вворачивается в торец резца. После регулировки державка стягивается поперечным винтом, закрепляя резец.

Рис 1.2 Схема установки фасонного призматического резца

   Резцы с фасонной режущей  кромкой применяют для обработки поверхностей вращения цилиндрических и винтовых поверхностей на токарных и револьверных станках, автоматах и полуавтоматах. Схема обработки поверхности вращения фасонным резцом показана на рис. 1.2.  В процессе обработки заготовка вращается вокруг своей оси, а резец совершает

движение подачи в поперечном направлении.

Наиболее часто движение подачи является поступательным. Оно может осуществляться в радиальном направлении (рис. 1.3 а). Резцы с таким направлением подачи называют радиальными. В процессе обработки направление движения подачи одной или нескольких точек режущей кромки такого резца пересекает ось детали.

    Фасонные резцы  с осевой подачей (рис. 1.3 б)  применяют при обработке односторонних профилей, не имеющих кольцевых канавок или  выступов,  а также при обработке торцевых фасонных поверхностей. По сравнению с радиальными резцами при обработке ступенчатых деталей рассматриваемые резцы срезают меньшие сечения и поэтому силы резания меньше. Это позволяет обрабатывать менее жесткие детали.   Направление подачи различных точек режущей кромки фасонного резца может   проходить  по   касательной   к  обрабатываемой  поверхности  детали (рис. 1.3 в). Фасонные резцы с таким направлением подачи называют тангенциальными фасонными резцами. При дальнейшем движении подачи резец металла не снимает. Поэтому детали получаются идентичными по размерам, независимо от того, в какой момент времени выключено движение подачи.   В процессе обработки резец относительно детали совершает поступательное движение резания, направление которого совпадает с образующей цилиндрической поверхности, и движение подачи. Обычно такие резцы проектируют как резцы радиального типа, у которых направление поступательного движения подали перпендикулярно к образующим. Обработка винтовых поверхностей фасонными резцами производится при винтовом движении резания. В результате этого движения винтовая поверхность детали скользит «сама по себе». Кроме движения резания при обработке винтовых поверхностей фасонный резец после каждого прохода углубляется в материал заготовки до получения полного профиля винтовой поверхности. Рассматриваемые резцы наиболее часто применяют при обработке резьбы.

1.3. Особенности конструкции резца.

   Призматический фасонный  резец имеет форму бруска, заточенного  под углом  . Крепёжная часть выполнена в форме ласточкиного хвоста с углом профиля . Установочная поверхность – плоская. Для уменьшения трудоёмкости её изготовления она выполняется прерывистой. Задняя поверхность режущего клина – фасонная. Она представляет собой зеркальное изображение профиля детали, обрабатываемой этим резцом. Чтобы изготовить профиль задней поверхности резца на фрезерном, строгальном, плоскошлифовальном станке, необходимо знать точные размеры этого профиля в нормальном сечении, расположенном перпендикулярно установочной поверхности резца. Установочная поверхность резца при его изготовлении и закреплении в резцедержателе не изменяется. Эти размеры определяются графическим построением или аналитически по расчётным формулам. Точность расчёта элементов профиля зависит от требуемой точности обработки детали.

Рис. 1.4. Особенности конструкции резца. Функциональное назначение конструктивных параметров.

1-Профиль задней поверхности  режущего клина, эта поверхность  назначается исходя из профиля  обрабатываемой детали

2-Конструкторская база- служит для базирования резца на рабочую поверхность державки, эта поверхность выполняется повышенной геометрической точности, чтобы упростить её изготовление на ней выполняется канавка.

3-Контрольная база (измерительная) , по этой поверхности проверяется точность установки резца на станке, она должна быть перпендикулярна оси центров станка.

4-Направляющая база, по  этим поверхностям происходит  фиксация резца в резцедержателе.

     Проверка правильности  установки производится следующим  образом. После установки резца  в державке и резцедержателе  к левой боковой поверхности  резца   подводят   ножку   индикаторной  головки  и   в поперечном направлении смещают  суппорт. Если отклонения стрелки  превышает допускаемую величину, то производят корректировку  установки державки в резцедержателе.  На точность измерения влияет  точность боковой поверхности,  допуск плоскостности которой  должен быть не более мм. Основная поверхность – хвостовая конструкция, упорная поверхность – торец хвостовика, установочная поверхность – боковая поверхность хвостовика.  Фасонные резцы чаще всего изготавливают из быстрорежущих сталей марок Р6М5, Р9К10, Р12. Из-за дефицита и высокой стоимости быстрорежущая сталь в призматических резцах применяется для изготовления только рабочей части, а хвостовая часть (державка) выполняется из конструкционной стали 40Х, 45. Обе части инструмента соединяют стыковой сваркой.

1.4. Расчёт профиля задней поверхности резца в нормальном сечении.

    Сечение, принятое  за расчётное перпендикулярно конструкторской базе, так как база устанавливается на стол станка и обрабатывается. Последовательность расчёта режущей кромки призматического резца состоит в следующем,  вначале расчёта профиль детали разбивается на участки, имеющие различную величину радиуса . Участку с наименьшим радиусом присваиваются индексы . Для каждого расчётного участка вычисляется радиус резца и глубина профиля .Расчёты глубины профиля задней поверхности резца в нормальном, к этой поверхности сечении, выполняются по формулам представленным в таблице 2.     

Таблица 2. Расчёт глубины  профиля резца в нормальном сечении.

1.5. Требования к державке фасонного резца. Описание конструкции державки.

  Конструкция державки  должна обеспечивать выполнение  следующих требований:

1. Обеспечить надежное крепление резца.
2. Обеспечить заданные углы резания α и g_.

       3. При переточках и при наладке вершина резца должна находиться на линии центров станка, для этого в державке должен быть механизм регулировки

   Надёжность крепления  резцов создаётся силами трения  на базовых поверхностях. Для  установки вершины резца по  центру предусматриваются специальные  винтовые регулирующие устройства, конструкция которых вносит изменения  в хвостовую часть резца.

    Державка применяется  для закрепления резца шириной  от 50 до 85 мм. Резец закрепляется в корпусе с помощью прижимной планки и крепёжного болта . Наклон головки державки обеспечивает установку резца на заданный угол α0. Регулировка положения вершины резца (базовой точки или базовой линии) по высоте центра детали осуществляется винтом ,ввёрнутым в опорную пластину . Как правило, в комплект державки входят два-три таких винта различной длины. По мере стачивания резца и уменьшения его длины, производят замену регулировочных винтов. После установки в державку резец проверяется на точность расположения режущих кромок относительно оси детали и точность установки по высоте, (задний угол обеспечивается конструкцией державки). Режущие кромки обрабатывающие цилиндрические участки должны быть расположены параллельно оси шпинделя (оси детали), а вершина резца – на линии центров станка.

1.6. Положение резца при заточке, назначение маркировки абразивного материала на операциях затачивания.

   Начальное положение  призматического фасонного резца  при его заточке приведено  на рисунке. В рассматриваемом  приспособлении можно обеспечить  поворот резца при его установке  вокруг вертикальной оси В за счёт наклонной установки резца на плоскости стола приспособления. Вместе со столом приспособления резец может поворачиваться вокруг горизонтальной оси Б и вертикальной  А.

  При заточке торцевой  плоскостью шлифовального круга  необходимо установить резец  так, чтобы затачиваемая плоскость  была параллельна рабочей плоскости  круга. Тогда, перемещая стол  станка по соответствующим направляющим, можно привести в соприкосновение  шлифовальный круг и затачиваемый  инструмент.

Рис.1.5 Начальное положение  при заточке призматического  резца.

Рис.1.5 Начальное положение  при заточке призматического  резца.

Маркировка абразивного  круга 24А16СТ18К1:

24А – белый электрокорунд;

16 – зернистость №16;

 Ст8 – средне-твёрдая твёрдость;

8 – структура 8 (в объёме  круга содержится 46% зёрен основной  фракции);

 К1 – связка керамическая (стекловидная).

                    2.Фреза червячная модульная.

2.1. Исходные данные для проектирования фрезы червячной модульной.

2.2. Виды и разновидности червячных фрез для нарезания зубьев на цилиндрических колесах, технологическое назначение, точность и производительность.

Нарезание цилиндрических зубчатых колес  методом обкатки выполняется  на специальных зубофрезерных станках (рисунок 2.1), червячными модульными фрезами, представляющими собой червяк, преобразованный в режущий инструмент. Зубофрезерование происходит в результате сочетания следующих движений фрезы и заготовки:

1. Вращение фрезы (n_ф =1000v/(πd)), где v-скорость резания, d- наружный диаметр фрезы
2. Вертикального перемещения фрезы вместе с фрезерным суппортом (подача)
3. Вращение заготовки, согласованное с вращением фрезы: n_з =n_фк/z_з , к- число заходов фрезы, n_з , n_ф – частота вращения фрезы и заготовки.

        Качество нарезания  зубьев на зубофрезерном станке зависит от классов точности станка и червячной модульной фрезы, а так же от точной установки фрезы и детали.

         Перед установкой  фрезы необходимо произвести  проверку торцевого и радиального  биения шпинделя фрезерного станка. Для этого контрольная оправка,  установленная в шпиндель станка, проверяется индикаторной головкой на радиальное и торцевое биение. Такую проверку выполняют перед каждой установкой фрезы. Получив правильное положение оправки, на нее устанавливают червячную фрезу, предварительно проверив ее пригодность

          Установочными  базами служат:

        - посадочное  отверстие, выполненное по 6, 7 квалитетам  точночти;

        - базовые торцы  буртиков.

      Фреза плотно насаживается  на оправку, в таком положении,  чтобы ось симметрии одной  из ее впадин точно совпадала  с центром стола. Расположение  фрезы на оправке (осевое) регулируется  установочными кольцами. На торцах  колец не должно быть забоин  и грязи, которые при затягивании  сборки на оправке могут изогнуть фрезерную оправку и вызвать биение.

     Она представляет собой стержень, имеющий с одной стороны конический хвостовик, а с другой резьбовую шейку. В средней части оправки установлены фреза и промежуточные кольца, регулирующие ее положение по оси. Оправка, как балка лежащая на двух опорах, одним концом заходит в коническое гнездо шпинделя, а вторым – поддерживается кронштейном суппорта, базируясь на специальную втулку. Точность диаметрального размера установочной части оправки выполняется с полем допуска, соответствующего посадке h6 или h5, а допускаемое радиальное биение не более 0,01 мм.

2.3.Схема установки фрезы  и детали в трех проекциях  на зубофрезерном станке и состав формообразующих движений.

      Выбор направления  витка червячной фрезы зависит  от направления зуба нарезаемого  колеса. При нарезании прямозубых  колес направление витков фрезы  не оказывает влияния на ее  работу. Косые зубья нарезаются  фрезами , у которых направление витков совпадает с направлением зуба колеса.

Установочной базой фрезы является отверстие , точность которого соответствует 6 или 7 квалитетам точности. Направляющая база – торец. При такой установке фреза лишается пяти степеней свободы. Ось фрезы вместе с фрезерной оправкой при установке на станок должна быть повернута относительно торца заготовки на угол ω=γ_mo+β (рисунок 2.12). Если нарезаются прямые зубья β=0 и ось фрезы поворачивается только на угол γ_mo. Правильность установки проверяют на радиальное и торцевое биение при помощи индикаторных головок , ножки которых подводят к торцевым буртикам фрезы. Вращая  оправку, контролируют отклонения стрелки прибора. По алгебраической разности показаний судят о точности установки фрезы на станке.       

2.4. Особенности конструкции  фрезы и функциональное назначение  основных элементов: отверстий,  буртиков, канавок.

          К основным конструктивным элементам  фрез относятся наружный диаметр  (d), число зубьев (z) и параметры крепёжной части.

   Наружный диаметр  фрезы является важнейшим элементом  и определяет её стоимость,  производительность и точность  обработки. С увеличением наружного  диаметра, увеличивается расход  дорогостоящей, инструментальной  стали, повышается трудоёмкость  изготовления фрезы и снижается  производительность фрезерования, так как растёт машинное время  обработки из-за увеличения длины  изделия.

    Принятое количество  зубьев должно обеспечивать равномерность  фрезерования, под которым понимается  количество зубьев, находящихся  одновременно в контакте с  заготовкой. Согласно этому определению  в зоне контакта с заготовкой  должно находится не менее двух зубьев.  Каждый следующий зуб должен вступать в работу,  когда предыдущий ещё не начал выходить из зоны резания. В этом случае достигается постоянство нагрузки и снижается вибрация фрезерного станка.  Особенность работы режущих зубьев фрезы заключается в том, что вход зуба в заготовку сопровождается ударом, который может вызвать выкрашивание и интенсивный износ режущего лезвия. Кроме того, нагрузка переменна, так как в процессе резания изменяется сечение среза стружки. У фрез с прямыми зубьями в процессе фрезерования переменной является толщина стружки, а у фрез с косыми и винтовыми зубьями переменны как её толщина, так и ширина. Следует обратить внимание на воздействие на зуб тепловых ударов: при входе в кратковременный контакт с нагретым металлом заготовки он, выполняя резание, нагревается до высоких температур а, выходя из него, охлаждается на воздухе, подвергаясь температурным деформациям. С каждым последующим оборотом фрезы повторяются ударное нагружение, мгновенный скачок температуры и охлаждение. Таким образом, особенностью процесса фрезерования является наличие периодической непрерывно меняющейся ударной нагрузки, сопровождающейся значительным перепадом температур и тепловыми деформациями.

   Крепёжная часть  фрез имеет две разновидности:  с центральным отверстием (насадные) и с коническим хвостовиком  (концевые). Насадные фрезы надеваются  отверстием на оправку, а концевые  устанавливаются коническим хвостовиком  непосредственно в коническое гнездо шпинделя станка или во внутреннее гнездо переходной втулки.

  Назначение основных  элементов фрезы:

   -  отверстия –  установочная и конструкторская  база;

   -  буртиков –  измерительная база;

   -  канавок –  размещение стружки;

   -  торцов – направляющая  база.

2.5. Расчёт габаритных размеров фрезы.

Таблица2.1.Расчёт параметров зубьев фрезы в нормальном сечении.

Рис. 2.4. Параметры зуба фрезы

                             Таблица 2.2.Расчет габаритных размеров фрезы.

                            3.Протяжка круглая.

3.1. Исходные данные на проектирование круглой протяжки.

3.2. Назначение и основные сведения о конструкции протяжки.

      Протяжка – это многолезвийный инструмент с разновысотными зубьями. Этим инструментом можно обрабатывать отверстия диаметром от 6 до 100 мм, шпоночные пазы в отверстиях, плоские поверхности различного профиля.     Точность получаемых размеров в пределах 7-9 квалитета при шероховатости поверхности Ra=1.0-0,20 мкм.

      Отличительная особенность зубьев заключается в том, что высота каждого последующего зуба увеличивается, обеспечивая снятие металла с поверхности. С помощью протяжек можно обрабатывать поверхности простой и сложной формы, внутренние и наружные.

        Круглая протяжка имеет форму стержня (рисунок 3.2).

 Рисунок 3,2. Круглая протяжка: 1- хвостовик; 2- передняя направляющая, 3- режущие зубья, 4- калибрующая зубья; 5- задняя направляющая; 6- деталь; L- полная длина протяжки; l_d длина режущей части; l_с- длина калибрующей части протяжки.

       Направление скорости резания v – прямолинейно и совпадает с осью инструмента. Подача обеспечивается размерами и конфигурацией зубьев: каждый зуб (группа зубьев) по диаметру или высоте больше предыдущего на величину подачи. За один проход протяжкой осуществляется черновая и чистовая обработка. Процесс протягивания производится на горизонтально- и вертикальнопротяжных станках. Скорость резания v=6-10 м/мин. Протяжка хвостовиком крепится в зажимном патроне станка.

           При обработке отверстий –  (внутреннее протягивание), резание  происходит внутри заготовки,  стружка формируется в замкнутом  пространстве канавки, что затрудняет  ей образование и отвод, затруднен  и подвод СОЖ, наблюдение за  процессом резания. Работа протяжки  возможна в том случае, если  в заготовке имеется отверстие,  которое может быть получено  при литье, штамповке или обработке  сверлением, растачиванием. Диаметр  хвостовика протяжки должен быть  на 1-2 мм меньше предварительного  отверстия в заготовке, но по  возможности, большим.