Міністерство  освіти і науки, молоді та спорту України

Чернігівський державний технологічний  університет

Кафедра інтегрованих технологій машинобудування і автомобілів

Курсова робота

з дисципліни 

„Проектування різального інструменту” 
 
 
 
 
 
 
 

Виконав 

студент гр. ІМ-081                              Аванесов Є.В. 

Перевірив 

професор                                          Кальченко В.В. 
 
 
 
 
 

Чернігів 2011

ЗМІСТ 

Вступ  ……..………………………………………………………………………………………..…………………   

1.  Проектування круглого фасонного різця …. ………………………………..……..   

1.1  Графічний метод ……….…………………………………………………………………………..…….  

1.2  Аналітичний метод  ……………………………………………………………………………….….  

  2. Розрахунок і проектування круглої протяжки ………………..……………….. .  

  Література  …………………………………………………………………………………………………………. 

ВСТУП

За  формою та конструкції  фасонні різці  поділяють на круглі (дискові), призматичні і  стрижневі, за положенням щодо оброблюваної заготовки  в процесі різання - на радіальні і  тангенціальні. Призматичні  різці відрізняються від стрижневих кращими ріжучими властивостями і більш високою точністю обробки. Круглі різці більш технологічні у виготовленні і допускають більше число заточок. Ці різці мають кільцеві і гвинтові утворюючі. Матеріалом для круглих фасонних різців служить переважно швидкоріжуча сталь. Для економії швидкорізальної сталі призматичні різці можуть бути виконані зварними. Різці з пластинами з твердих сплавів застосовують відносно рідко через значні труднощі шліфування їх профілю і меншого допустимого числа заточок порівняно з різцями зі швидкорізальної сталі. 

Для закріплення круглих  фасонних різців в  державка у торцевих поверхонь цих  різців передбачано рифлення, отвори під штифт або пази на торці (круглі фасонні різці закріплюють також затягуванням (силою тертя)). 

Конструктивні і габаритні розміри  фасонних різців можна  вибирати залежно  від найбільшої глибини  профілю фасонної деталі, що виготовляється. 

Геометричні параметри ріжучої  частини фасонних різців залежать від  матеріалу заготовки  і подачі. Кути γ і α залежать від заточування передньої поверхні різця і його установки щодо центру заготовки на величину h. 

Що стосується протяжок, то їх розрізняють для внутрішнього (для обробки отворів) і зовнішнього протягування. 

Для обробки отворів  простягуванням заготовку зазвичай попередньо свердлять або зенкерують. Протягують також попередньо не оброблені заготовки. У більшості випадків після протягування поверхні подальшій обробці не підлягають, так як після обробки забезпечується 7..9-ий квалітети, а параметри шорсткості обробленої поверхні досягають Ra = 2,5..0,2 мкм. 

Матеріалом  для протяжок служить легована сталь ХВГ або швидкорізальні сталі Р9К5, Р6М5, Р9 і Р18. При застосуванні швидкорізальних сталей використовують зварну конструкцію, причому хвостовик виконують зі сталі 45Х і сталей інших марок. Протяжки, оснащені пластинами з твердого сплаву, не отримали широкого поширення через складність виготовлення.

    1.  Проектування круглого фасонного різця

      Завдання: Спроектувати круглий фасонний різець по заданому профілю виробу (рисунок 1). Заготовка діаметром D із сталі А20 обробляється з підготовкою по наступному відрізку. 
 

Вихідні данні: D = 20 мм,  d₁ = 13,64 мм, d₂ = 19 мм, d₃ = 15 мм, l₁ = 10 мм, l₂ = 12 мм,   l₃ = 15 мм,      l₄ = 30 мм,   R = 20 мм

Рисунок 1 – Профіль виробу

     1.1  Графічний метод 

    1.1.1 Передні та задні кути визначаємо за допомогою довідника             [1, с.104, табл.47], для сталей з твердістю НВ = 150¸235 і межею міцності σ_в = 500¸800 МПа:

    – передній кут γ =20˚;

    – задній кут α = 12˚.

    1.1.2 Будуємо профіль заготовки, для чого проводимо вісь ОО, від якої відкладаємо відповідні розміри профілю заготовки, і будуємо в лівому нижньому куті кресленика повний профіль заготовки.

    1.1.3 Проектуємо точки 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 і 9 профілю заготовки на горизонтальну вісь, яка проходить через центр заготовки О і отримаємо точки 1', 2', 3', 4', 5', 6', 7', 8', 9'.

    1.1.4 З центра О проводимо кола відповідними радіусами і т.д., в результаті чого отримаємо проекцію заготовки на площину, перпендикулярну до вісі заготовки.

    1.1.5 Визначаємо зовнішній діаметр різця. З центра заготовки О проводимо два кола радіусами, один з яких дорівнює найбільшому, а інший найменшому радіусам заготовки. Через точку 1' під кутом γ до вісі ОО₁ проводимо лінію (слід) передньої поверхні різця. Таким же чином з точки 1' проводимо лінію під кутом α.

     На відстані К = 7 мм від точки 1' проводимо лінію ВВ₁, перпендикулярну до лінії ОО₁. Відстань К – мінімальна відстань, необхідна для відводу стружки від передньої поверхні різця, вибираємо на 3-10 мм більше максимальної глибини заготовки [1, с.103, табл.46]. З точки В, в якій лінія ВВ₁ перетинається з передньою поверхнею, проводимо лінію, яка ділить кут ω навпіл. Точка перетину цієї лінії і лінії, яка йде під кутом α, буде шуканою точкою О₂ – центром різця, що дозволить визначити його центр.

    1.1.6 Визначаємо номінальний діаметр, габаритні і конструктивні розміри різця згідно [1, с.103, табл.46] d =10мм, b_max=7мм, r=1мм, t_max=3,68мм

    1.1.7 На лінії А₁В (слід передньої поверхні різця) відмічаємо точки А₁, А₂, А₃ і т.д. отримані в результаті перетину її відповідними радіусами кіл поверхні заготовки.

    1.1.8 З’єднавши точки А₁ , А₂ , А₃ і т.д. з центром різця О₂, отримаємо відповідні радіуси різця R₁ , R₂ , R₃ і т.д.

    1.1.9 Будуємо профіль фасонного різця в радіальному перетині:

    а) Проводимо лінію ММ;

    б) Відкладаємо від неї осьові розміри l₁, l₂, l₃, l₄, які відповідають осьовим розмірам заготовки, що обробляється;

    в) Проектуючи точки перетину кіл радіусів R₁, R₂, R₃ і т.д. з лінією О₂О₃, яка проходить через центр різця, на лінію, паралельну лінії ММ, отримаємо профіль фасонного різця в радіальному перетині ( точки 1'', 2'', 3'', 4'' і т.д.).

    1.1.10 Побудова шаблона і контршаблона для контролю фасонного профілю різця зводиться до визначення різниці радіусів всіх вузлових точок відносно вузлової контурної точки 1'':   Р₂ = R₁ − R₂  і т.д.

    Шлях  побудови вказаний на рисунку 2. 
 

Рисунок 2 – Графічна побудова профілю круглого фасонного різця

        1.2  Аналітичний метод 

    1.2.1 Передні та задні кути визначаємо за допомогою довідника             [1, с.104, табл.47]:

    – передній кут γ =20˚;

    – задній кут α = 12˚.

    1.2.2 Розміри додаткових ріжучих кромок під відрізання та підрізання приймаємо згідно [1, с.105]:

    – ширина додаткової зміцнюючої різальної кромки, а = 3 мм;

    – ширина кінцевої різальної кромки, с = 0 мм;

    – кут кінцевої різальної кромки, ;

    – висота різальної кромки під відрізання, t = 3 мм;

    – ширина різальної кромки під відрізання, b = 4 мм;

    – перекриття різальної кромки під відрізання, b₁ = 1мм;

    – кут різальної кромки під відрізання, ;

    1.2.3 Загальна ширина різця вздовж вісі заготовки:

    1.2.4 Найбільша глибина профілю деталі

    1.2.5 Габаритні і конструктивні розміри різця з отворами під штифт для найбільшої глибини профілю вибираємо по [1, с.103, табл.45]:

    D = 50 мм; d = 13H8 мм; d₁ = 20 мм; b_max = 9 мм; K = 3 мм; r = 1 мм;

    D₁ = 28 мм; d₂ = 5 мм.

    Висоту  заточки різця  визначаємо за формулою:

    Висота  встановлення різця:

    де  R – радіус різця.

    1.2.6 Згідно розмірам на кресленику заготовки (рисунок 1.3) радіуси кіл кутових точок профілю заготовки r₁, r₂, r₃, r₄ і т.д. та осьові відстані до цих точок від торця заготовки і т.д. наступні:

      Рисунок 1.3 – Ескіз заготовки

      1.2.7 Корегуємо профіль різця: дані корегуючого розрахунку зводимо в таблицю 1.2.1

      Таблиця 1.2.1 – Дані корегуючого розрахунку профілю різця 

   Продовження таблиці 1.2.1  

     Продовження таблиці 1.2.1

    1.2.8 Побудова шаблонів і контршаблонів для контролю фасонного профілю різця (при контролі відхилення розмірів шліфування фасонних поверхонь на різцях) зводиться до визначення різниці радіусів всіх вузлових точок розрахованого фасонного профілю відносно вузлової точки 1:

      Р₂  = R₁ − R₂ =25 – 24,112 = 0,888;

      Р₃  = R₁ − R₃ =25 – 23,882 = 1,118;

      Р₄  = R₁ − R₄ =25 – 23,327 = 1,673;

      Р₅  = R₁ − R₅ =25 – 22,293 = 2,707;

      Р₆  = Р₇  = R₁ − R₆ =25 – 21,854 = 3,146;

      Р₈  = Р₉  = R₁ − R₈ =25 – 23,524 = 1,476.

      Допуски на лінійні розміри фасонного профілю не повинні перевищувати 0,01 мм.

      На  рисунку 1.4 зображено  розташування координатних розмірів профілю  оброблюваної заготовки, круглого фасонного  різця і шаблона  за умовою заданої  задачі.

      Розміри різця l₁ = (0,25…0,5)L_p , l = L_p – l₁ , l₂ = 0,25l.

      Таким чином:

      l₁ = 10мм;

      l = 48 – 10 = 28мм;

      l₂ = 0,25*28 = 7мм.

Рисунок 1.4 – розташування координатних розмірів профіля круглого фасонного різця: 1 – заготовка; 2 – різець; 3 – шаблон

    2.  Расчет и конструирование круглой протяжки 

      Задание: Рассчитать и сконструировать круглую протяжку для обработки цилиндрического отверстия (рисунок 2.1) на горизонтально – протяжном станке 7Б520. Диаметр отверстия D = 25H7(^+0.21)мм, длина протягивания L = 80мм, диаметр отверстия до протягивания  d = 24мм. Материал заготовки Сталь 45, σ_в=750 МПа.

    Исходные  данные: D = 25H7(^+0.21) мм, d = 24 мм, L = 80 мм,

                        σ_в = 750 МПа.

    Рисунок 2.1 – Эскиз детали

     2.Решение. Расчет круглой протяжки

    2.1. Припуск на диаметр под протягивание:

    A = D – d = 25 – 24 = 1 мм.

    2.2. Подъем на зуб на сторону s_z =0,03 мм по [1 с.275 табл. 105].

Между режущими и калибрующими зубьями  делаем 3 зачищающих зуба с постоянно  убывающим подъемом на строну:½ s_z =0,015; 1/3 s_z =0,01; 1/6 s_z =0,005.

    2.3. Профиль, размеры зуба и впадины между зубьями выбираем по [1 с.276 табл. 106] в зависимости от сечения металла снимаемого одним режущим зубом протяжки. Площадь сечения впадины между зубьями должна отвечать условию:

    где k = 3 – объемный коэффициент заполнения впадины [1 с.277 табл.107];

    Fb – площадь сечения впадины, мм²;

    Fc – площадь сечения металла снимаемого одним зубом, мм².

      По [1 с.232 табл.100] для большего ближайшего значения , при прямолинейной форме впадины зуба принимаем: шаг протяжки t = 10 мм, глубина впадины h = 3,6 мм, длина задней поверхности b = 4,0 мм, радиус закругления впадины r = 2,0 мм.

    Шаг калибрующих зубьев принимаем равным t_к = 0,6...0,8 шага режущих зубьев:

    Для получения лучшего качества обработанной поверхности шаг режущих зубьев протяжки сделаем переменным: от t + (0,2÷1) до   t – (0.2÷1). Принимаем изменение шага  ±0,2 мм. Тогда из двух смежных шагов один равен 10 + 0,2 = 10,2 мм, а второй 10 – 0,2 = 9,8 мм. Фаска f на калибрующих зубьях плавно увеличивается от первого к последнему с 0,2 до 0,6 мм.

    2.4. Геометрические параметры зубьев выбираем по литературе:

      – [3 с.228 табл. 03.11] передний угол γ =15˚;

      – [3 с.228 табл. 03.12] задний угол α = 3˚30', α_к =1˚.

      Число стружкоразделительных канавок  выбираем по [1 с.278 табл.108]: n = 12, ширина m = 1мм, глубина впадины h_K = 0,5мм,  r = 0,3. Предельные отклонения передних  углов всех зубьев  ±2˚, задних углов режущих зубьев ±30', задних углов калибрующих зубьев  ±15'.

    2.5. Максимальное число одновременно работающих зубьев:

    2.6. Определяем размеры режущих зубьев. Диаметр первого зуба принимаем равным диаметру передней направляющей части: Dз = D – A = 25 – 1 = 24 мм. Диаметр каждого последующего зуба увеличиваем на 2s_z. На последних трёх зачищающих зубьях, предшествующих калибрующим зубьям, подъем на зуб постепенно увеличиваем по данным пункта 2.2.

     2.7. Диаметр калибрующих зубьев:

     .

    Вычисленные размеры зубьев сводим в таблицу 2.1, помещаемую в рабочем чертеже  протяжки. Предельные отклонения диаметров  режущих зубьев не должны превышать  –0,01 мм, а калибрующих зубьев –0,005 мм.

    Таблица 2.1 – Размеры (диаметры) зубьев протяжки, мм 

    2.8. Число режущих зубьев подсчитывают по формуле и затем уточняют по таблице 2.1 размеров зубьев

    Исходя  из данных таблицы 2.1, принимаем