Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проектирование металлорежущего инструмента

Федеральное агентство по образованию

Федеральное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Липецкий государственный технический университет

Кафедра технологии машиностроения

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Металлорежущий инструмент»

на тему: «Проектирование металлорежущего инструмента»

Выполнил студент гр. ТМ-03-2

Иншаков А.С.

«___»_________________2007г.

___________________________

Проверил Амбросимов С.К.

«___»_________________2007г.

___________________________

Липецк, 2007г.

Задание

1. Спроектировать призматический фасонный резец для обработки заготовки требуемой формы. Вариант 18. Рисунок 2в.[ ]

2. Спроектировать протяжку для обработки квадратного отверстия. Вариант 20 [ ]

3. Спроектировать зубообрабатывающий инструмент. Вариант 11 [ ]

АННОТАЦИЯ

В данном курсовом проекте представлена методика расчёта призматического фасонного резца, проектирования квадратной протяжки, соответственно для обработки квадратного отверстия, зубообрабатывающего инструмента, а также

Данная пояснительная записка содержит: рисунков, таблиц, формул, количество приложений-

Графическая часть содержит:

Лист №1: Резец фасонный призматический Формат А3

Лист №2: Протяжка квадратная □27F8 Формат А1

Лист №3: Зубообрабатывающий инструмент Формат А__

Содержание

1. Проектирование призматического фасонного резца………………………………

1.1. Общие сведения…………………………………………………………………

1.2. Исходные данные………………………………………………………………

1.3. Графический метод расчёта……………………………………………………

1.4. Аналитический метод расчёта…………………………………………………

2. Расчёт протяжки для обработки квадратного отверстия…………………………

2.1. Общие сведения…………………………………………………………………

2.2. Исходные данные………………………………………………………………

2.3. Порядок расчёта…………………………………………………………………

3. Проектирование зубообрабатывающего инструмента…………………………….

3.1. Общие сведения………………………………………………………………….

3.2. Исходные данные……………………………………………………………….

1. Проектирование фасонного призматического резца

1.1Общие сведения

Фасонные резцы широко применяются в серийном, крупносерийном и массовом производстве при обработке фасонных деталей на автоматах, полуавтоматах и других станках. Применяются призматические, круглые и тангенциальные резцы из быстрорежущей стали или с пластинами из твёрдого сплава. Точно изготовленные фасонные резцы при правильной установке их на станках обеспечивают высокую производительность, точность формы и размеров обрабатываемых деталей по IT8-IT12 и поверхность с Ra=0,63-2.5 мкм.

Фасонные резцы обладают следующими преимуществами по сравнению с обычными токарными резцами: большой производительностью, высокой точностью профиля и размеров обработанной детали, большим сроком службы, простой заточки и переточки, не требуют при эксплуатации рабочих высокой квалификации. Однако фасонные резцы имеют недостатки: трудоёмкость проектирования, сложность изготовления, необходимость точной и определённой установки, большая стоимость, разные условия резания и износ точек режущей кромки.

Призматические резцы применяются для обработки наружных поверхностей, обладают повышенной жесткостью и надёжностью крепления, повышенной точностью обработки, лучше отводят теплоту, проще в установке на станках по сравнению с круглыми. [ ]

1.2 Исходные данные:

Резец призматический. Вариант 18(Рисунок 2в), d=27 мм., R=10 мм., α=15º, L=60мм., материал заготовки - алюминиевый сплав АЛ3

Рисунок 1 Профиль детали для обработки фасонным резцом

1.3 Графический метод

Вычисления радиусов производим по рисунку 2в [ ], количество точек необходимо выбирать следующим образом: через каждые 5 мм. вычисляем радиус, например, на таком профиле как тор, сфера и т.д. Исключение составляет конус. Здесь необходимо брать 3-и точки.

R₁=(50-10tg 40º)/2=41.609/2=20,8045мм.

R₂=(50-5tg 40º)/2=45.104/2=25,552мм.

R₃=25мм.

R₄=25+(100-56.25)^1/2-(100-6,25)^1/2=21,9315мм.

R₅=25+(100-56.25)^1/2-(100-6,25)^1/2=21,9315мм.

R₆=25мм.

R₇=25мм.

R₈=(625-25)^1/2=(600)^1/2=24,495мм.

R₉=(625-100)^1/2=(525)^1/2=22,913мм.

R₁₀=13,5+15tg15º=17.519мм.

R₁₁=(13.5+17.519)/2=15.5095мм.

R₁₂=13.5мм.

При помощи графического метода вычисляем характерные точки профиля резца:

Рисунок 2 Графический метод расчёта

Таблица 1

Параметры характерных точек профиля детали

№ (·)	M 4:1	M 1:1	№ (·)	M 4:1	M 1:1
R₁	83.2	20.8	R₈	98	24.5
R₂	90	22.5	R₉	91.6	22.9
R₃	100	25	R₁₀	70	17.5
R₄	87.6	21.9	R₁₁	62	15.5
R₅	87.6	21.9	R₁₂	54	13.5
R₆	100	25
R₇	100	25

Полученные радиусы профиля детали занесём в таблицу 2.

Таблица 2

Параметры характерных точек профиля резца

№ (·)	M 4:1	M 1:1	№ (·)	M 4:1	M 1:1
R₁	23.6	5.9	R₈	35.6	8.9
R₂	29.2	7.3	R₉	30.4	7.6
R₃	37.2	9.3	R₁₀	13.2	3.3
R₄	27.6	6.9	R₁₁	6.8	1.7
R₅	27.6	6.9	R₁₂	0	0
R₆	37.2	9.3
R₇	37.2	9.3

1.4 Аналитический расчёт для призматического резца

По известным формулам рассчитаем значение угла γ_x:

γ_x=arcsin;

γ₁=arcsin,

γ₂=arcsin,

γ₃=arcsin,

γ₄=arcsin,

γ₅=arcsin,

γ₆=arcsin,

γ₇=arcsin,

γ₈=arcsin,

γ₉=arcsin,

γ₁₀=arcsin ,

γ₁₁=arcsin,

γ₁₂=arcsin.

Вычислим значение 1x:

1x=r_x·cosγ_x-r₁·cosγ;

1x₁=20,805·cos15,92º-13.5·cos25º=7,772 мм.,

1x₂=22,522·cos14,67º-13.5·cos25º=9,553 мм.,

1x₃=25·cos13,19º-13.5·cos25º=12,105 мм.,

1x₄=21,932·cos15,08º-13.5·cos25º=8,942 мм.,

1x₅=21,932·cos15,08º-13.5·cos25º=8,942 мм.,

1x₆=25·cos13,19º-13.5·cos25º=12,105 мм.,

1x₇=25·cos13,19º-13.5·cos25º=12,105 мм.,

1x₈=24,495·cos13,47º-13.5·cos25º=11,586 мм.,

1x₉=22,913·cos14,42º-13.5·cos25º=9,956 мм.,

1x₁₀=17,519·cos19,01º-13.5·cos25º=4,328 мм.,

1x₁₁=15.510·cos21,58º-13.5·cos25º=2,188 мм.,

1x₁₂=13.5·cos25º-13.5·cos25º=0 мм..

Вычисляем конечное значение величины радиуса профиля резца:

h_x=(r_x·cosγ_x-r₁·cosγ)·cos(α+γ);

h_x1=7,772·cos (15+25)=5.954 мм.,

h_x2=9,553·cos (15+25)=7,318 мм.,

h_x3=12,105·cos (15+25)=9,273 мм.,

h_x4=8,942·cos (15+25)=6,850 мм.,

h_x5=8,942·cos (15+25)=6,850 мм.,

h_x6=12,105·cos (15+25)=9,273 мм.,

h_x7=12,105·cos (15+25)=9,273 мм.,

h_x8=11,586·cos (15+25)=8,875 мм.,

h_x9=9,956·cos (15+25)=7,627 мм.,

h_x10=4,328·cos (15+25)=3,315 мм.,

h_x11=2,188·cos (15+25)=1,676 мм.,

h_x12=0·cos (15+25)=0 мм..

h_xn=R*_n

Полученные результаты аналитического расчёта заносим в таблицу 3.

Таблица 3

Значения аналитического расчёта

Обозначение	Величина, мм.
H₁	5.954
H₂	7,318
H₃	9,273
H₄	6,850
H₅	6,850
H₆	9,273
H₇	9,273
H₈	8,875
H₉	7,627
H₁₀	3,315
H₁₁	1,676
H₁₂	0

Назначим остальные конструктивные параметры резца [ ,стр.132]:

B=25мм. M=45.77мм.

H₁=90мм.

Е=10мм.

А=30мм.

F=20мм.

r=1.0, d=10мм.

2. Расчёт протяжки для обработки квадратного отверстия.

2.1. Общие сведения

Протягивание – один из наиболее эффективных методов механической обработки, позволяющий получать изделие высокой точности (до 6-го квалитета) и шероховатость обработанной поверхности до 0.32 мкм. Протягивание в основном применяют в крупносерийном и массовом производстве, однако этот метод успешно используют и мелкосерийном и даже единичном производстве, когда протягивание является единственно возможным или наиболее экономичным способом обработки.

В качестве режущего инструмента при протягивании используются различные типы протяжек. Протяжка – многолезвийный инструмент с рядом последовательно выступающих одно над другим лезвий в направлении, перпендикулярном к направлению скорости главного движения, предназначенный для обработки при поступательном или вращательном главном движении резания и отсутствии движения подачи.

Протягивание применяют для обработки внутренних (замкнутых) и наружных (открытых) поверхностей. Соответственно различают внутренние и наружные протяжки. Области применения протягивания весьма разнообразны. Внутреннее протягивание применяют для обработки отверстий различной формы, в том числе круглых, квадратных, многогранных, шлицевых со шлицами различного профиля, а также шпоночных и других пазов. Наружными протяжками в основном обрабатывают плоские и фасонные поверхности, пазы, уступы, рифления и др. [ ]

2.2 Исходные данные

Протяжка для обработки квадратного отверстия, вариант 20, сторона квадрата 27F8 мм., длина протягивания L=50 мм., материал детали -СЧ 18. [ ]

2.3 Порядок расчёта

Определяем припуски на протягивание.

Для протяжек с замкнутыми или разделённым режущими кромками (круглые, шлицевые, квадратные и т.д.) после чистового растачивания или развёртывания определяется по формуле:

где:

припуск на диаметр, мм.,

диаметр обрабатываемого отверстия, мм.,

длина протягиваемого отверстия,мм..

Так как грани отверстия должны быть чистыми, то протяжку снабжают 3-5 предварительными круглыми зубьями.

Для нашего случая примем 4 предварительных круглых зуба.

, , ,

где: А_n-припуск на сторону, равный толщине слоя металла, снимаемого протяжкой.

Диаметр отверстия до протягивания – 26,51 мм.

Рис. Схема припуска.

Протяжки для обработки квадратных и шестигранных отверстий конструируют с неодинаковым подъёмом зубьев. Припуск каждой ступени зубьев рассчитывается по формуле:

где:

припуск на диаметр каждой ступени (индекс m соответствует порядковому номеру ступени);

коэффициент, значения которого даны в табл.5[ ].

Реальный припуск на диаметр-

Данная протяжка считается генераторной.

Толщина стружки S_z при обработке квадратными и шестигранными протяжками определяется по табл.4[ ] и зависит от размера протягиваемого отверстия:

Считаем количество зубьев на каждой ступени:

;

где:

количество зубьев на n-ой ступени.

где: -действительное скорректированное значение, мм.

Остаточный припуск удаляется двумя чистовыми зубьями

1 зуб: S=0.02

2 зуб: S=0.015

По табл.12 (3, с.343) выбираем геометрические параметры стружечных канавок квадратных зубьев.

принимаем h=2 мм; t=6 мм; g=2 мм; r=1 мм; R=4 мм; a=4 мм; F=3,14 мм²;

принимаем h=2,5 мм; t=7 мм; g=3 мм; r=1,3 мм; R=4 мм; a=4 мм; F=4,9 мм²;

принимаем h=3,5 мм; t=9 мм; g=3,5 мм; r=1,8 мм; R=5,5 мм; a=5,5 мм; F=9,6 мм²;

принимаем h=4,5 мм; t=16 мм; g=6 мм; r=3 мм; R=10 мм; a=10 мм; F=28,3 мм²;

Рис. Эскиз стружечной канавки.

Число калибрующих зубьев =3. Шаг калибрующих зубьев равен t_k = мм

Общее число зубьев:

z=z_черн.+z₁+z₂+z₃+z₄+z_п+ z_чист +z_к=4+20+16+16+20+5+2=83 зуба.

Длина рабочей части:

3. Проектирование червячной зуборезной фрезы.

3.1 Общие сведения

Червячные модульные фрезы применяют для обработки по методу обкатки цилиндрических прямозубых и косозубых колес. Они бывают черновыми, чистовыми и повышенной точности для обработки колес 7-й степени точности.

Чистовые червячные фрезы делают однозаходными из стали марок Р18 с карбидным баллом 3—4 единицы. Фрезы общего назначения изготовляют трех классов точности — А, В и С. Фрезы классов А и В имеют шлифованную затылованную заднюю поверхность и предназначаются для обработки зубчатых колес 8 и 9-й степени точности. Фрезы класса С имеют заднюю поверхность, затылованную резцом (нешлифованную), и предназначены для обработки зубчатых колес 10 и 11-й степеней точности. Фрезы класса А изготовляют с фланкированным профилем; фрезы класса В и С — с нефланкированным профилем.

Чистовые червячные фрезы могут быть изготовлены с заборным конусом. Для правозаходной фрезы заборный конус делают слева, для левозаходной - справа, если смотреть на переднюю поверхность зуба.

Для нарезания цилиндрических колес 7-й степени точности применяют чистовые червячные фрезы повышенной точности изготовления (прецизионные, класс АА).

В нормальном сечении профиль зубьев червячных фрез выполняют как точный исходный контур зубчатой рейки.

3.2 Определение геометрических параметров

Исходные данные.

Параметры зубчатого колеса с эвольвентным профилем: модуль - m₀=4; число зубьев z=47, угол зацепления .

Параметры зубьев колеса (зубчатой рейки).

Основные параметры зубьев колес характеризуется размерами исходного контура зубчатой рейки. Параметры зубьев колеса (зубчатой рейки) определяются по формулам:

h₀=2,25*m₀=2,25×4=9мм;

h_g=m₀=4мм;

S_g=0,5×p×m₀=0,5×3,14×4=6,28мм.

Расчётный профильный угол a₀ инструментальной рейки в нормальном сечении (профильный угол фрезы) для эвольвентного зацепления.

Для эвольвентного колеса:

a₀=a_з=20°.

Нормальный модуль фрезы принимаем равным модулю колеса (прямозубое колесо).

m_n= m₀=4 мм.

Шаг по нормали между соседними профилями фрезы.

мм.

Расчетная толщина зуба по нормали к делительной окружности..

мм,

где, - припуск по толщине зуба под последующую обработку.

Так как обработка чистовая, то .

Высота головки и ножки зуба.

мм.

Высота зуба фрезы.

мм.

3.3 Выбор типа и основных размеров фрезы (ГОСТ 9324-80)

Согласно ГОСТ 9324-80 для нарезания колеса степени точности 6-В выбираем цельную прецизионную фрезу (класса точности АА, тип 1). Фрезу принимаем правозаходной.

Основные параметры:

4 мм;

125 мм - наружный диаметр фрезы;

50 мм – диаметр отверстия под оправку;

75 мм – диаметр буртика;

125 мм – длина фрезы;

5 мм – длина буртика;

14 – число стружечных канавок (число зубьев фрезы).

Угол контакта фрезы.

Число зубьев фрезы.

Уточняем число зубьев фрезы по ГОСТ 9324-80 .

Геометрические параметры зубьев фрезы принимаем

; .

Падение затылка

По ГОСТу 9324-80 принимаем .

Второй затылок К₁=6.

Диаметр начальной окружности фрезы.

мм.

Угол подъёма витков фрезы на начальной окружности.

Поскольку фреза чистовая - число заходов фрезы.

Осевой шаг фрезы.

мм.

Угол установки фрезы на станке.

При нарезании прямозубых колес червячную фрезу устанавливают наклонно к горизонтальной плоскости под углом , равным углу подъема винтовой линии

Профильный угол.

Глубина стружечной канавки.

мм.

Наименьшая длина на нарезанной части фрезы.

мм,

где , - радиусы наружной и внутренней окружности колеса.

мм;

мм.

Проектирование металлорежущего инструмента