Режущий инструмент. 3

Федеральное агентство  по образованию

Федеральное государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

<< Сибирский федеральный университет >>

 

 

 

 

 

Кафедра: Технологии машиностроения

 

 

 

 

Курсовая  работа

 

По  дисциплине «Режущий инструмент»

Пояснительная записка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: 

ст-т гр. МТ 14-1

Жевлоченко Д. А.


 

Проверил:

Прокопьев В.П.

 

 

Красноярск 2007


Содержание

 

Введение………………………………………………………………………….4

Задание на курсовой проект…………………………………………………….5

1 Проектирование фасонных резцов…………………………………………...6

1.1 Краткие теоретические сведения…………………………………………...6

1.2 Постановка задачи…………………………………………………………...8

1.3 Подготовка исходных данных………………………………………………9

1.4 Алгоритмы проектирования фасонных  резцов…………………………...12

1.8 Расчет резца…………………………………………………………………16

2 Проектирование червячной фрезы  для шлицевого вала…………………...18

2.1 Теоретические сведения……………………………………………………18

2.1.1 Общие сведения о системе……………………………………………….18

2.1.2 Главное меню……………………………………………………………..19

2.1.3 Организация в системе диалога с пользователем………………………19

2.1.4 Настройка расчета и проверки  параметров фрез……………………….19

2.1.5 Начало и порядок проектирования  фрез………………………………...19

2.1.6 Начало проектирования…………………………………………………..20

2.1.7 Задание начальных данных………………………………………………20

2.1.8 Расчет профиля……………………………………………………………20

2.1.9 Расчет конструкции………………………………………………………21

2.1.10 Получение документации………………………………………………21

2.1.11 Расчет конструкции фрезы  для всех видов червячных фрез…………22

2.1.12 Получение документации………………………………………………22

2.1.13 Расчет профиля червячных  зуборезных фрез для цилиндрических  зубчатых колес с эвольвентным  профилем…………………………………..22

2.1.14 Расчет профиля червячных  фрез для нарезания валов с  прямоточным (и эвольвентным) профилем  зубьев, расположенных параллельно оси шлицевого соединения…………………………………………………………23

2.1.15 Расчет профиля червячных  фрез для звездочек………………………24

2.1.16 Расчет червячных фрез для  деталей с нестандартным профилем. Острошлицевые валы…………………………………………………………..24

2.1.17 Пример проектирования червячной фрезы для зубчатого колеса…...25

2.1.18 Пример проектирования червячной  фрезы для шлицевого вала…….27

2.1.19 Создание документации………………………………………………..28

3.1 Общие положения.........................................................................................32

2.2 Результаты расчета профиля фрезы

      (Прямоточный шлицевый  вал, серия шлицев - средняя)………………...29

 

 

 

 



2.2 Результаты расчета профиля фрезы

      (Прямоточный шлицевый  вал, серия шлицев - средняя)………………...29

3 Проектирование дисковой фасонной  фрезы………………………………..32

3.1 Общие положения.........................................................................................32

3.2 Общие сведения об инструментах..............................................................32

3.3 Структура  инструментальной оснастки для  автоматизированного машиностроения.......................................................................................................33

3.4 Инструмент  для станков с ЧПУ и ГАП......................................................34

3.5 Задание...........................................................................................................35

3.6 Теоретические  сведения...............................................................................35

3.7 Последовательность  расчета дисковых фасонных фрез  для обработки винтовых спиральных  сверл....................................................................................37

3.8 Построение профиля фасонной  фрезы.......................................................42

3.9 Расчет дисковой фасонной  фрезы...............................................................43

4 Проектирование комплекта  протяжек...........................................................45

4.1 Общие сведения о  протягивании…………………………………………45

4.2  Расчет комплекта протяжек………………………………………………48

4.3 Оптимизация протяжного блока………………………………………….53

4.4 Эксплуатация протяжек…………………………………………………...54

Список литературу…………………………………………………………….55

Приложение……………………………………………………………………56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Введение

 

Целью данной  работы  является  конструирование  и  расчет инструмента  для  обработки  металла  резанием.

Расчет  профиля  конструктивных  элементов режущего инструмента  производится  с  помощью  ЭВМ.  В  ходе  данной работы  решается  как прямая,  так и обратная  задача  проектирования  инструмента.  Предложено  спроектировать  круглый  фасонный  резец и дисковую  канавочную  фрезу для обработки канавок сверла,  червячную фрезу для обработки шлицевого вала  и  комплект  протяжек.

Расчет  фасонного  резца, червячной  фрезы для обработки шлицевого вала и дисковой фасоночной  фрезы производится на персональном  компьютере.  После расчета и ввода исходных  данных  на  их основах  разрабатываются  чертежи на  выше  указанные  инструменты.

Комплект  протяжек    разрабатывается  вручную,  после чего  производится расчет в Microsoft Office Exell 2007. 

Программы  и  методики  составил  Василий  Павлович  Прокопьев.

Расчет червячной фрезы для  обработки шлицевого вала производится на специализированном продукте КОМПАС 8PLUS

Выполнение  данной  работы  позволяет  получить  знания по проектированию режущего инструмента, новые  практические  данные  работы  с  ЭВМ  при  решении  конкретной  задачи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

задание на курсовой проект


Вариант 70/3

 

Фасонный резец для обработки детали по эскизу 1

Тип резца: призматический

Материал детали 40ХГС

Тип производства массовый

Червячная фреза для  обработки шлицевого вала

Канавочная фреза для  обработки спирального свела

Основные параметры

dСВ

 

мм

2j°

w°

Соотношение X и Y

 

 

 

Эскиз 1. Обработка поверхности фасонным резцом

 

Материл детали

            4D16×20×3

25

116°

24°

X=1.2Y

                          Чугун НВ =220


 

 

Комплект протяжек для обработки наружных поверхностей детали по эскизу 2.

 

 

 

 

Эскиз 2. Обработка наружной поверхности

L, мм

H, мм

d, мм

Материал детали

 

 

 

 

 

 

91

 

 

 

 

 

 

2+0,25

 

 

 

 

 

 

+0,1

Сталь 30



1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ  ФАСОННЫХ  РЕЗЦОВ 

 

1.1 Краткие теоретические сведения.

 


 

 

 

 

 

Фасонные резцы в отличие  от токарных представляют собой специальный  инструмент.

Форма режущего лезвия определяется формой обрабатываемой поверхности (формой профиля обрабатываемой поверхности)

Этот инструмент обеспечивает высокою точность, производительность, а  также увеличено число переточек по отношению к другим резцам заточки производится по передней поверхности все это делает его не заменимый при обработки деталей на токарном, токарно-револьверном, полуавтомате и автомате.

Однако из-за сравнительно большой  стоимости область применения ограничивается и применяется он в основном в  серийном и массовом производстве.

Преимущество:

1. Высокая точность получения  деталей, 4 – 5 классы точности, Rа=1,6 – 1,8 мкм; 5 – 7 квалитета;

2. Идентичность формы, причем  точность резца фасонного на  один два класса выше детали;

3. Высокая производительность обработки  экономии машинного времени, обрабатывается  одновременно всей части фасонного  профиля всей детали;

4. Большой срок службы резцов – за счет увеличения количество переточек;

5. Применение фасонных резцов  не требует высокой квалификации;

Фасонные резцы классифицируются по следующим признакам:

1. По форме – стержневые, применяется  на универсальных токарных станках;

- круглые или дисковые резцы, применяется для наружных и внутренних обработок;

- призматические резцы, используются  только для наружной обработки,  обеспечивают более высокою точность  обработки, применяется для обработке  менее жестких деталей.

2. По направлению подачи, относительно обрабатываемой поверхности:

- радиальные;

- тангенциальные.

3. По способу изготовления:

- цельные;

- сварные резцы с пластинками  из твердого сплава.

4. По расположению оси отверстия  дискового и базы закрепления  призматических резцов относительно  оси деталей:

- с параллельным расположением  оси отверстия, а также наклонным.

5. По характеру производящих  поверхностей:

- круглые резцы с кольцевыми  или винтовыми образующими

Фасовочные резцы применяют  для точения деталей в виде тел вращения, обычно, из прутка. Стоимость фасонных резцов выше, чем простых токарных, однако в крупносерийном и массовом производстве они рентабельны. Их  достоинство заключается в высокой производительности, точности и идейности формы и размеров обрабатываемых деталей, в простоте эксплуатации (переточка ведется по передней поверхности). Фасонные резцы по форме подразделяют- на круглые и призматические, по виду обрабатываемых поверхностей – на наружные и внутренние, по установке и направлению подачи – на радиальные и тангенциальные, по расположению резца относительно детали – с параллельным расположением осей или баз и с повернутым, по расположению передних поверхностей – без наклона и с наклоном на угол λ.

  В данных методических указаниях рассматривается расчет призматических и круглых фасонных резцов с радиальной подачей для  обработки наружных поверхностей с параллельным расположением баз и осей без наклона передней поверхности на угол λ на ЭВМ в среде DELPHI 7.

При изучении исходных данных следует  обратить особое внимание на требуемую точность обработки деталей, шероховатость, твердость и прочность материала заготовки, ее размеры и форму получаемого профиля. Эти параметры в наибольшей степени оказывают влияние на конструкцию инструмента.

Схема срезания припуска предопределена заданием, в котором указывается тип резца. Материал режущей части следует выбирать с учетом материала заготовки [1, 2], а также формы и размеров детали: для небольшой ширины (до 20-25мм) и простого по форме профиля можно применять твердый сплав, напаиваемый на стальной корпус резца. Твердосплавные резцы диаметром до 32мм следует выполнять целиком из твердого сплава. Резцы с более сложным по форме профилем и большей ширины, следует проектировать с рабочей частью из быстрорежущей стали.

При назначении геометрических параметров режущей части следует учитывать, что в заданиях могут быть даны два типа резцов: с углом λ=0, когда передняя грань резца параллельна его оси; с углом λ 0, когда передняя грань наклонена к оси резца для повышения точности обработки конических участков детали.


Габаритные и  посадочные размеры резца (диаметр, направляющие в форме "ласточкина хвоста" и другие) должны после  предварительного расчета округляться  до стандартных размеров.

Установка фасонных резцов производиться таким образом, чтобы обеспечить определенные величины передних и задних углов режущей кромки. Обычно вершина кромки резца устанавливается на высоте линии центров станка, но при большей глубине профиля детали возможна и установка вершины резца выше линии центров.

Ответственной частью проектирования резца является расчет его профиля. Профиль резцов всех типов определяется в сечении, нормальном к их задней поверхности, что необходимо для  изготовления резцов. Расчет профиля  следует обязательно производить  аналитически. Для резцов с углом λ = 0 следует также, для сравнения и наглядности, произвести графическое определение профиля резца. При назначении допуска на профиль резца следует исходить из требуемой точности профиля обрабатываемой деталь, учитывая, что точность профиля резца должна быть на 1-2 квалитета выше; однако допускаемые погрешности профиля резца не должны быть менее 5мкм.

 

1.2 Постановка задачи.

 

Произвести с точностью до тысячного (10-3) знака точности расчета профиля и конструктивных элементов круглых и призматических фасонных резцов по данному фасонному профилю детали на ЭВМ.

Начертить рабочие чертежи по данным, полученным при расчете на ЭВМ.

В качестве исходных данных использовать координаты узловых точек, описывающих  профиль детали, а также данные, приведенные в табл. 1-3.

 

Таблица 1 

Коды материалов

Материал

Код

Медь, алюминий

1

Сталь автоматная

2

Сталь легированная

3

Чугун

4

Сталь углеродистая

5

Бронза, латунь, свинец

6



Таблица 2

Код вида обработки

 

Вид обработки

Код

Наружная

1

Внутренняя

-1


 

 

 

 

 

 

Таблица 3

Код типа обработки

 

Тип резца

Код

Круглый

1

Призматический

-1


 

Согласно варианту задания выбирается нужный код и вносится в исходные данные.

 

1.3 Подготовка исходной  информации.

 

Сложность составления исходной информации заключается в описании профиля детали, который может иметь различную конфигурацию.

Профиль детали целесообразно описывать  в системе координат Х-У таким  образом, чтобы ось Х совпадала  с осью детали, а начало координат  располагалось в правой торцевой плоскости. Профиль детали расчленяется на элементарные участки. Описываемые одним уравнением вида x=f(у). Общий профиль описывается уравнением:

 

 

 В свою очередь каждый  элементарный участок характеризуется  совокупностью параметров:

 

Qэл. = {x1, у1, x2, у2, p},

 

где х1, у1 – координаты начала элементарного участка; х2, у2 – координаты конца этого участка. Например, для окружности:


 

P = {x0, у0, Rуч.},

 

где х0,у0 – координаты центра воображаемой окружности для случая криволинейного элементарного участка, Rуч – ее радиус.

Исходной информации являются и  такие величины, наибольший и наименьший диаметр детали, диаметр резца, тип  резца (код), вид обработки (код), передний угол γ0 (величина смещения центров h0 для случая круглого резца), задний угол α0, шаг профиля, материал детали (код) и ее твердость. Значение этих величин принимают по чертежу детали, табл.1-3. материал детали ее твердость задает преподаватель.

Подготовку исходной информации на проектирование резцов (см. табл. 4-5).


Первый массив (табл. 4) это общие данные о детали и проектируемом инструменте.

 Количественная информация (NU, NDET, DMAX, DMIN,HØ(AØ)) заноситься в числовом  виде с указанной размерностью. С целью сокращения объема  первого массива графа 10 используется  для характеристики заднего угла обоих типов резцов. Для призматического резца этой характеристикой является конкретное значение угла α0, а для круглого величина смещения h0. значения DA, GAMØ<00,PAS несут не только количественную, но и качественную информацию. Если графы 9 и 11 значения DA=0 и GAMØ<00, то выбор значений этих параметров произойдет автоматически по соответствующим таблицам. Если же в графы поставить конкретные значения, то расчет в алгоритме будет идти на основе именно этих значений. При PAS=0 профиль резца рассчитывается как отрезки прямых и дуг окружностей, а при PAS≠0 он определяется дискретно с заданным шагомPAS между точками. Качественная информация первого массива (MD ,BIO, TP) кодируется с помощью табл. 1-3.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Профиль детали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

Таблица 4.

Общие сведения о детали и инструменте

 

№

п\п

Обозначение

Наименование параметра

Размерность

Величина

1

NU

Число участков профиля

безр.

4

2

NDET

Номер варианта

безр.

3

3

DMAX

Диаметр детали максимальный

мм

45

4

DMIN

Диаметр детали минимальный

мм

20

5

MD

Материал детали (код)

безр.

3

6

HB

Твердость материала

  

290

7

BIO

Вид обработки (код)

безр.

1

8

TP

Тип резца (код)

безр.

-1

9

DA

Наружный диаметр резца

мм

0

10

AØ(HØ)

Задний угол

град

12

11

GAMØ

Передний угол

град

15

12

PAS

Шаг профиля

мм

0


 

Таблица 5

 

Описание профиля детали по участком

 

X1

Y1

X2

Y2

X0

Y0

R0

0

15

10

22,5

-3,1815

29,6587

15

10

22,5

25

22,5

0

0

0

25

17,5

35

12,5

0

0

0

35

10

40

10

0

0

0


 

Второй массив (табл. 5) содержит описание профиля детали по его участкам. Количество параметров одинаково и равняется семи x1, y1, x2, y2, x0, y0, Rуч. – координаты начала и конца участка и данные окружности для дугового участка. Для прямолинейного участка последние три величины равны нулю. Размер табл.5 является переменным, количество строг в ней зависит от количества участков на профиле. Количество строг равно количеству участков. В нашем случае количество участков равно четырем.

 

 

 


 

 

1.4 Алгоритмы проектирования фасонных  резцов

 

Алгоритм является универсальным потому, что обеспечивает расчет профиля и конструктивных элементов круглых и призматических фасонных резцов наружной и внутренней обработки поверхностей деталей типа тел вращения, профиль которых состоит из участков прямых и окружностей. Схема алгоритма приведена на (рис.2) в сокращенном виде. Желающие подробнее изучить данный алгоритм могут взять полностью чертежи блок-схемы у преподавателя.

Для удобства реализации коррекционного расчета схема алгоритма сведена  в следующую таблицу.

Таблица 6

 

Коррекционный расчет профиля фасонных резцов

 

№ п/п

Рассчитываемая величина

 

Формула

1

Суммарный угол в базовой точке

∑0=α0+γ0

2

Расстояние от центра детали до плоскости  передней грани

 

А0=rбаз.*sinγ0

3

Передний угол в текущей точке

γi=arcsin(A0/ri)

4

Расстояние от текущей  точки до оси

Bi=ri*cos(γ0-γi)

5

Промежуточная величина

Ki=±(Bi-rбаз)

6

Глубина профиля резца до передней грани

ti=ki/cosγ0

Только для призматических резцов

7

Глубина профиля резца в радиальном сечении

Ti=ti*cos∑0

8

Задний угол в текущей точке

αi=∑0-γi

Только для круглых резцов

9

Постоянная величина

C0=Rбаз.*cos∑0

10

Расстояние от центра резца до плоскости  передней грани

 

H0= Rбаз.*sin∑0

11

Вспомогательная величина

Ci=C0-ti

12

Суммарный угол в текущей точке

∑i=arctgH0/Ci

13

Радиус резца в текущей точке

Ri=arctgH0/Ci

14

Глубина профиля резца в радиальном сечении

Ti= Rбаз.- Ri

15

Задний угол в текущей точке

αi=∑i-γ0


 


 

Таблица 7.

 

Отношение между высотой профиля  деталии наружным диаметром резца

 

Высота профиля

tmax

Damin

Высота профиля

tmax

Damin

6

50

14

90

8

60

18

100

11

75

25

120


 

 

Таблица 8

 

Конструктивные элементы круглого резца

 

 

Da

d

I

r

dn

50

12

3

1

6

60

16

3

2

8

75

22

4

2

8

90

22

4

2

8

100

27

5

3

10

120

27

5

3

10


 

Таблица 9

 

Конструктивные элементы призматических резцов

 

Размеры рабочей части, мм

Размера «ласточкина хвоста»,мм

Sр

hр.ч.

не менее

Sостр.

S л.х.

hл.х.

b

до 30

10

24,1

23

7,5

10

до 45

15

40,6

39

14

15

до 60

20

47,6

46

14

20

до 80

25

57,6

56

14

22

до 100

35

64,4

62

17

30


 

 

 


 

Таблица 10.

 

Рекомендуемые значения передних углов

 

Обрабатываемый

материал

Механические свойства

Передний угол,

град.

σв,Н/мм

НВ

Медь, алюминий

-

0-10

20-25

Сталь (А12 и др)

50-80

150-235

15-20

Многоуглеродистая сталь

0-50

10-150

20-25

Чугун

-

150-200

10-12

Чугун

-

200-250

6-8

Сталь

80-100

235-290

10-15

Сталь

100-120

290-350

5-10

Бронза свинцовая

-

0-10

0-5

Латунь

-

10-15

5-15


 

Таблица 11

 

Рекомендуемые значения угла заострения

 

Код материала

Величина угла

1

400

2,3

500

4,6

550

5

600


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 


 

Рис. 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2

 

 


 


1.8 Расчет резца

 

 Выполнил:   Жевлоченко Дмитрий Александрович

                    СФУ гр. МТ14-1

 Дата:       15.10.07

 

     Общие сведения о детали и инструменте: