Оглавление

1.Расчет и проектирование сборного отрезной резец для отрезки заготовки диаметр 50 мм от прутка из стали 40х 2

1.1.Графический способ определения профиля резца. 2

1.2 Аналитический расчет профиля резца. 3

1.3. Расчет режима резания при точении 6

2.2 Спроектировать спиральное или (перовое) сверло, зенкер и развертку для обработки сквозного отверстия диаметром 50Н7, глубиной 70 мм,  шероховатость Rа меньше 2,5 мкм, обрабатываемый материал сталь  
40х ( Ɠв= 930МПа ). 9

2.1.1Общие положения 9

2.1.2. Расчёт и конструирование спирального сверла из быстрорежущей стали с коническим хвостиком 10

2.1.3. Режим резания при сверлении 13

3. Спроектировать сборную торцевую фрезу для обработки плоскости шириной 180мм, длинной 600 мм, из стали 40х ( Ɠв= 930МПа ), шероховатость Rа меньше или равной 10 мкм, суммарная глубина резания 4 мм. 26

 

1.Расчет  и проектирование  сборного отрезной  резец для отрезки  заготовки диаметр  50 мм от прутка  из стали 40х

1.1.Графический способ определения профиля резца.

 Передний  и задний углы определяем по  табл.47 [1]: γ=25⁰, α=12⁰.

Строим  профиль заготовки, для чего проводим ось, от которой откладываем соответствующие  размеры профиля заготовки, и  строим в левом нижнем углу чертежа  полный профиль.

Проектируем 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, равные r_1-2, r_3-4,, r_5-6.

 Из  точки 1' (А') проводим линию (след) передней поверхности лезвия  резца под углом у и линию  (след) задней поверхности под  углом а.

Обозначаем  точки пересечения соответствующих  окружностей резцов r_1-2, r_3-4,, r_5-6. с линией передней поверхности резца через А_1-2, А _3-4, А _5-6.

Из этих точек проводим линии, параллельные задней поверхности резца.

    Строим профиль резца в нормальном  сечении, т.е в сечении, перпендикулярном  к его задней поверхности (сечение  А А): проводим линию ММ; откладываем  от этой линии осевые размеры  l_1, l_2, l_3, l₄ и l₅ которые соответствуют осевым размерам обрабатываемой заготовки; откладываем на горизонтальных линиях, параллельных линии ММ, отрезки, равные расстояниям между линиями, параллельными задней поверхности резца, находим точки /", 2", 3", 4", 5", 6" и, соединяя их прямыми, получаем профиль резца в нормальном сечении.

 Построение  шаблона и контршаблона для  контроля фасонного профиля резца  сводится к переносу всех отрезков 1"-2", 1"-3", 1"-4" и 1"-5" относительно узловой контурной точки   1".

Габаритные  и конструктивные размеры резца  выбираем по табл. 44 в зависимости  от наибольшей глубины профиля t_max   изготовляемой детали.

 Выполняем  рабочий чертеж фасонного призматического  резца согласно указаниям ( см. гл. 1, §3).

 Если  передний угол лезвия γ=0, то  профиль фасонного призматического  резца строится в том же  порядке, только линия передней  поверхности будет горизонтальна,  т.е. точки 1'-2 ', 3 '-4 ', 5'-6' совпадут  с точками А_1-2, А _3-4 и А _5-

1.2 Аналитический расчет профиля  резца.

1. Передний  и задний углы определяем по  табл.47 [1]: γ=25⁰, α=12⁰.

2. Размеры  дополнительных режущих кромок  под отрезание и подрезание  принимаем: b₁=1мм, b=7мм, с=0мм, φ₁=15⁰, φ_фас=45⁰.

3. Общая  ширина резца вдоль оси заготовки:

L_p=l_g+f+c+b+b₁=50+0+0,5+7+1=58 мм.

4. Наибольшая  глубина профиля детали t_max=7,5мм.

5. Габаритные  и конструктивные размеры резца  с торцовым рифлением для наибольшей  глубины профиля t_max=7,5мм выбираем по таблице [1, табл.46] D=108мм, d(Н8)=102мм, d₁=99,9мм, b_max=16мм, k=0,5мм, r=0,5мм, d₂=6мм, D₁=45мм.

h_p=R₁sinα=45sin12=6,3мм. – высота установки резца.

Высота  заточки резца H=Rsin(α+γ)=45sin(25+12)=15,4мм,

где R – радиус резца;

6. Согласно  размерам на чертеже заготовки  радиусы окружностей узловых  точек профиля заготовки r₁, r₂, r₃, r₄, r₅, r₆ и осевые расстояния до этих точек от торца до заготовки l_1-2, l_1-3, l_1-5 и т.д. следующие:

r= r₂ =17,5 мм

r₃= r₄=25 мм  l_1-2,3=15 мм           l_1-5=40 мм

r₅= r₆ =21мм.  l_1-4=30 мм  l_1-6=50мм                                                            Допуски на указанные размеры принимаем равными 1/3 допусков на соответствующие размеры обрабатываемой заготовки.

7. Корректируем  профиль резца: данные коррекционного  расчета сводим в таблицу:

 

8. Построение  шаблонов и контршаблонов для  контроля фасонного профиля резцов (при контроле отклонений размеров  шлифования фасонных поверхностей  на резцах) сводится для круглых  резцов к определению разности  радиусов всех узловых точек  рассчитанного фасонного профиля  относительно узловой контурной  (начальной) точки 1:

Р₃ = P₄ =  R₁ – R₃=3,58 мм

P₅ = P₆ =  R₁ – R₅= 4,06 мм

Допуски на линейные размеры фасонного профиля  шаблона при его изготовлении не должны превышать ±0,01 мм.

1.3. Расчет режима резания при точении

 

1. Глубина  резания t = tmax = 7,5 мм,

где tmax – наибольшая глубина профиля  детали.

2. Подача  – выбираем рекомендуемую по [6, стр.269,табл.16]:  S = 0,025-0,055 мм/об, принимаем  S = 0,04 мм/об

3. Скорость  резания

,

где T –  среднее значение стойкости инструмента,

       Сυ , m, y – коэффициент и показатели  степени по [6, стр.269, табл.17],

       - коэффициент, являющийся произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки Kmυ [6, стр.261, табл.1], состояние поверхности Kпυ [6, стр.263, табл.5], материала инструмента Kиυ [6, стр.263, табл.6].

Принимаем:

T=120 мин;  Сυ=22,7; m=0,3; y = 0,5;

,

где kг  – коэффициент, характеризующий  группу стали по обрабатываемости, по [6, стр.262, табл. 2] kг = 1,0;

nυ –  показатель степени, nυ =1,75;

Kпυ = 0,8; Kиυ = 1;

= 1,74 ∙ 0,8 ∙ 1 = 1,39.

Тогда

 м/мин.

4. Частота  вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости

мин-1.

Корректируем  частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка 1Б290-4К и устанавливаем  действительное значение частоты вращения:

nд = 160 мин-1           [12, т.1, стр. 39, табл. 3.4].

5. Определяем  действительную скорость главного  движения резания

м/мин.

6. Мощность, затрачиваемая на резание

Сила  резания

t –  длина резца, 

t=65 мм.

Для данных условий обработки коэффициенты и показатели степени           

= 212;

xPz = 1;

yPz = 0,75;

nPz = 0 [6, стр. 273, табл. 22].

Учитываем поправочные коэффициенты на силу резания 

Kpz=KМр  · Kγp·Кφр ·Кλр·Кrр

[6, стр. 264, табл. 9];

np = 0,75

;

Kγp=1,0  [6, с. 275, табл. 23],

Кφр=1,0  [6, с. 275, табл. 23],

Кλр=1,0  [6, с. 275, табл. 23],

Кrр=1,0  [6, с. 275, табл. 23].

Kpz=1,1·1,0·1,0·1,0·1,0=1,1

Pz=10·212·651·0,04 0,75·33,410·1,1=12490Н.

 кВт.

7. Проверяем,  достаточна ли мощность привода  станка. Nшп=6,3 кВт 

Nрез  ≤ Nшп;   6,2 < 6,3, т.е. обработка  возможна.

8. Основное  время

Длина рабочего хода (мм) резца:

L = l + lвр + lп,

Величина  врезания:

lвр = t ·ctg φ = 7,5 ∙ ctg 45° = 7,5 мм;

Перебег резца:

lп = 1-3 мм, принимаем lп = 2 мм;

Длина обрабатываемой поверхности:

l = 70 мм,

L = 70+ 7,5+ 2 = 79,5мм,

мин 
 
 
 
 
 

2.2 Спроектировать спиральное или (перовое) сверло, зенкер и развертку для обработки сквозного отверстия диаметром 50Н7, глубиной 70 мм,  шероховатость Rа меньше 2,5 мкм, обрабатываемый материал сталь 40х ( Ɠв= 930МПа ).

2.1 Сверло

2.1.1Общие положения

 

Для обработки  отверстий применяются различные  лезвийные инструменты в зависимости  от служебного назначения детали и  технологического процесса её изготовления. Наиболее распространёнными инструментами  являются сверла, зенкеры, зенковки, развёртки. Выбор типа осевого инструмента  зависит от параметров отверстия: диаметра, глубины, точности и требований к  расположению геометрической оси, а  также от физико-механических свойств  обрабатываемого материала, производительности процесса обработки.

Сверла  представляют собой режущие инструменты, предназначенные для образования  отверстий в сплошном материале. В процессе сверления осуществляются два движения: вращательное – вокруг оси инструмента и поступательное – вдоль оси инструмента. Сверла также используются для рассверливания предварительно рассверленных отверстий. В промышленности распространены различные  типы сверл.

Наибольшее  распространение получили  в промышленности спиральные сверла. Они используются при сверлении отверстий диаметром  от 0,25 до 80 мм в различных материалах со скоростью 40-50 м/мин.

Основные  размеры и углы лезвия сверл стандартизованы. Геометрические элементы рабочей части  сверл (w,g и 2j) зависят от материала заготовки и сверла. Угол наклона поперечной режущей кромки  для сверл диаметром до 12 мм принимают 50^°, для сверл диаметром свыше 12 мм-55^°.Задний угол a различен в различных точках режущей кромки. У стандартных спиральных сверл в наиболее удаленной от оси сверла  точке (вершина лезвия) a=8…15^°, в ближайшей к оси точке a=2^°…26  ^°.

Технические требования к изготовлению спиральных сверл приведены в ГОСТ 2034-80.Хвостики сверл с коническим хвостиком  имеют конус Морзе, выполняемый  ГОСТ 25557-82.

2.1.2. Расчёт и конструирование спирального сверла из быстрорежущей стали с коническим хвостиком

 

1. Определяем  диаметр сверла  d =49 мм ГОСТ 885-77

2. Определяем  режим резания:

а) находим  подачу по (табл.25, стр.277 [3])

S=0, 47...0, 54 мм/об, принимаем S₀=0, 5 мм/об

б) Определяем скорость главного движения резания: коэффициенты  выбираем по (табл.28, стр. 278 [3]);

´ ;

С_υ =17,1, q=0,25, x_υ =0, y_υ =0,4, m =0,125;

 Стойкость  сверла T=60 мин. (табл. 28,стр 276 [3 ]);

Поправочный коэф.-т K_υ =K_Mυ ´K_Uυ ´K_lυ =0,73´1,0´1,0=0,73, где

K_Mυ = 0, 73 - коэф. на качество обрабатываемого материала ( [3],261-263);

K_Uυ = 1, 0 -  коэф. на инструментальный материал ([3],табл. 6);

K_{lυ =} 1, 0  - коэф. учитывающий глубину просверленного отверстия ([3],табл. 31)

_;

´м/мин; 
 

5. Частота  вращения шпинделя

 

мин^-1

Корректируем  частоту вращения шпинделя по станку n_д= 320 мин^-1

6. Действительная  скорость главного движения резания

                                      м/мин

7. Осевая составляющая силы резания. 

n=0.6 ([3],табл.9, стр. 264);

C_p=42, 7, q_p=1, 0, y_p=0, 8 ([ 3],табл. 32, стр. 281);

P_x= 9, 81´42, 7´22^{1, 0}´0, 5^{0, 8}´1,16= 396 Н

8. Момент сил сопротивления резанию(крутящий момент) ;

C_м=0, 021, q =2, 0, y=0, 8 ([3,]табл. 32, 281 c.); n_p= 0, 6 ([3]табл. 9, стр. 264);

M_ср= 9, 81´0,021´22^2,0 ´0,5^0,8 ´ 1.16= 68,8Нм.

9. Определяем номер конуса Морзе хвостовика.

    Определяем средний диаметр хвостовика

;

 

, где

μ = 0,16 – коэф. трения стали по чугуну;

θ= 1^° 30^'– половина угла конуса ;

∆θ=5^' отклонение угла конуса;

По ГОСТ 25557-82 выбираем ближайший больший  конус Морзе№2 с лапкой со следующими основными конструктивными размерами:

D=17,78, D₁=18, d₂=14, d_3max=13,5, l_3max=75, l₄=80, bh13=5.2,  a=5,

R=6, c=10, R₁=1, 6

10. Определяем длину сверла по ГОСТ 10903-77[3, табл. 42,146с.]

L=240 мм - общая длина сверла

l₁=140 мм - длина рабочей части

Центровое отверстие выполняется по форме  В ГОСТ 14034-74.

11. Определяем  геометрические и конструктивные  параметры рабочей части сверла([4],табл.43-45, 151с.).

     угол наклона винтовой канавки w =35^°;

      углы между режущими кромками 2j=127^°, 2j₀ =70^°;

          угол наклона поперечной канавки Y = 55^°;

      размеры подточенной части перемычки:

      А=3,08,  l=6  мм

      Шаг винтовой канавки :

 мм.

Толщину d_с сердцевины сверла - выбирают в зависимости от диаметра сверла: принимаем толщину сердцевины у переднего конца сверла равной 0,14 D.  Тогда d_с =0,14´22=3,35мм. Утолщение сердцевины по направлению к хвостовику 1,4-1,8 мм  на 100 мм длины. Принимаем это утолщение равным 1,5 мм.

Обратная  конусность сверла (уменьшение диаметра по направлению к хвостовику) на 100 мм длины рабочей части составляет 0,04-0,10 мм. Принимаем обратную конусность 0,1 мм.

Ширина  ленточки  (вспомогательной задней поверхности лезвия) f₀ и высота затылка по спинке k выбираем по ([4]табл.63): в соответствии с диаметром сверла f₀  =2,4 мм,  k=1,2 мм.

Ширина  пера B=0,58 D=0,58´22=12,76мм.

Геометрические  элементы профиля фрезы для фрезерования канавки сверла определяют графическим  или аналитическим методом. Воспользуемся  упрощенным аналитическим методом [2].

Большой радиус профиля

R₀ = C_R ´C_r´С_φ´D, где

при  отношении сердцевины к диаметру d_с/D =0,14, C_r =1;

где D_φ – диаметр фрезы; при D_φ =13ÖD  С_φ  =1, следовательно

R₀ = 0.6·16·1·1=8,77 мм.

Меньший радиус профиля 

R_k=C_k´D = 0,17´22=3,993  мм., где C_k =0,015w^0,75=0.17;

Ширина  профиля 

B= R₀+ R_k =9.92+3,74=12,77 мм.

По найденным  значениям строим профиль канавочной фрезы Устанавливаем основные технические  требования и допуски на размеры  сверла

(ГОСТ 885-77).

Предельные  отклонения диаметра сверла D=22h9, (_-0,043) мм. Допуск на общую длину и длину рабочей части сверла равен (± IT14/2)  по ГОСТ25347-82. Радиальное биение рабочей части сверла относительно оси хвостовика не должно превышать 0,15 мм. Предельные отклонения размеров конуса хвостовика устанавливают по ГОСТ 2848-75 (степень точности AT8). Углы 2j= 127^° ± 2^°, 2j₀=70^°+5°.Угол наклона винтовой канавки w =35°_-2° . Предельные отклонения размеров подточки режущей части сверла +0,5 мм.

Твёрдость рабочей части сверла  63-66 HRC_э ,  у лапки хвостовика 32-46,5 HRC_э.

 Выполняем  рабочий чертёж с указанием  технических требований к сверлу 

2.1.3. Режим резания при сверлении

Обработку производим на вертикально-сверлильном  станке 2Н125

1. Глубина  резания

t= D/2 = 22/2=11 мм

2. Подача

Выбираем  подачу S_o=0,47..0,54, принимаем S_o=0,5 мм. Проверяем принятую подачу по осевой составляющей силы резания, допускаемой прочностью механизма подачи станка. Для этого определяем осевую составляющую силы резания P_x= 396H;

Необходимо  выполнить условие P₀ £P_max,

P_max – максимальное значение осевой составляющей силы резания, допускаемая механизмом подачи станка. По паспортным данным станка 2Н125: P_max = 9000Н. Так как 396< 9000, то назначенная подача вполне допустима.

3. Период  стойкости сверла T=60 мин

Допустимый  износ сверла ([ 5],табл.1 9, 228 c/] h_з =0, 5мм

4. Скорость  главного движения резания, допускаемая  режущими свойствами сверла υ_и = 22,14 м/мин

5. Частота  вращения шпинделя

 мин^-1 

Корректируем  частоту вращения шпинделя по станку n_д= 320 мин^-1

6. Действительная  скорость главного движения резания

 м/мин

7. Крутящий  момент от сил сопротивления  резанию при сверлении

M_кр= 68,8Нм

8. Мощность, затрачиваемая на резание

 кВт

Проверим, достаточна ли мощность станка. Обработка  возможна, если

N_рез £N_шт, N_шт =N_д ´h= 2, 26´0, 8=2,8 кВт

9. Основное  время

´

, мин