Проектирование режущего инструмента

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Проектирование режущего инструмента»

Содержание

1. Требования, предъявляемые к качеству режущих инструментов

2. Анализ типов и конструкций инструментов по базовому технологическому процессу

3. Выбор и обоснование типов и конструкций инструмента для проектируемого технологического процесса

4. Повышение работоспособности режущего инструмента

5. Проектирование режущего инструмента

1. Требования, предъявляемые к качеству режущих инструментов

Качество инструмента, поставляемого заводами инструментальной промышленности и инструментальными цехами машиностроительных заводов, регламентируется государственными общесоюзными стандартами в виде технических условий на приёмку инструмента. В технических условиях рассматриваются требования к инструменту в отношении внешнего вида, размеров и допусков, материала и твёрдости, испытания в работе, клеймения и упаковки.

Низкое качество инструмента часто бывает из-за неправильного выбора материала или наличия в нём дефектов: трещин, раковин, плен, волосовин и т.п. Для сварного инструмента в месте сварки не должно быть раковин или непровара.

Качество термической обработки контролируется по твёрдости, которая определяется прибором Роквела (по шкале С) или эталонным напильником. Проверка по Роквелу неудобна в том отношении, что производится каждый раз только в одной точке, а также представляет большие затруднения для осуществления в малодоступных вещах. Напильник, используемый при помощи метода сравнения с эталоном твёрдости, обеспечивает проверку в любом месте независимо от конфигурации инструмента. При помощи напильника можно проверить твёрдость не в одной точке, а на большом или малом участке длины лезвия. Преимуществом напильника является также и быстрота проверки. Однако применение его требует определённого навыка со стороны контролёра.

Твёрдость инструмента зависит от рода режущего материала и состояния термической обработки. Инструменты из быстрорежущей стали имеют твёрдость HRC_э 62-65 независимо от типа инструмента. Для мелких инструментов она может быть понижена на одну - две единицы. Для инструментов из углеродистой и легированной стали твёрдость HRC_э 62-65.

Хвостики концевых инструментов, корпуса сборных инструментов изготовляются твёрдостью HRC_э 62-65.

Инструмент должен быть подвергнут всестороннему внешнему осмотру. Он не должен иметь заусенцев, забоин, зазубрин, дробления, выкрошенных мест, следов коррозии.

Нешлифованные части должны быть чисто обработаны и предохранены от коррозии.

Для облегчения удаления стружки канавки должны быть чистые и гладкие, а для некоторых инструментов и полированные (например, у сверл из быстрорежущей стали и др.).

Для ответственных инструментов, например чистовых развёрток, центровые отверстия подвергаются зачистке после термической обработки.

Непосадочные торцы, например концевого инструмента, должны быть чисто обработаны резцом или зачищены шлифовальным кругом.

Во избежание налипания стружки и загрязнения инструмент должен быть размагничен после шлифования на магнитном или в магнитном патроне.

Шпоночные канавки должны быть тщательно обработаны и иметь закругления в уголках. Отсутствие закруглений вызывает трещины при термической обработке.

Острые кромки на нережущих поверхностях должны быть закруглены или снабжены фасками, например по наружной окружности и у отверстий насадного инструмента, на шпоночных канавках, торцах концевого инструмента и т.п. Все шлифованные и заточенные поверхности не должны иметь черновин, поджогов или цветов побежалости.

Режущие кромки должны быть острыми, без завалов, зазубрин и забоин.

Передние и задние поверхности должны быть чисто и гладко отшлифованы, а для некоторых инструментов и доведены.

Посадочные отверстия насадных инструментов. Посадочные поверхности, например, торцы насадного инструмента, конические и цилиндрические хвостовики концевого инструмента и т.п., должны быть тщательно отшлифованы.

Чистота поверхностей обрабатываемых заготовок в значительной степени зависит от чистоты рабочих поверхностей режущего инструмента. В настоящее время к чистоте поверхностей заготовок предъявляются повышенные требования, так как качество их оказывает влияние на правильность сопряжения деталей, их работоспособность и усталостную прочность. Чистота рабочих поверхностей инструмента имеет особенное значение при чистовых отделочных операциях, например для тонкого точения, развертывания, протягивания и т.п. Для них, как правило, максимальная величина неровностей на детали мало отличается от максимальной величины неровностей режущих элементов инструмента.

С улучшением качества отделки рабочих поверхностей инструмента повышается его стойкость. Инструмент с доведёнными рабочими поверхностями обладает большими преимуществами по сравнению с недоведёнными. Недоведённый инструмент имеет всегда поверхностные дефекты (мелкие зазубрины, выкрашивания, риски и т.п.), трудно выводимые при заточке. Они являются первоначальными очагами разрушения режущих кромок, вызывающими ускоренный и повышенный износ инструмента. У доведённого инструмента эти дефекты в большей части устранены. Доводка инструмента способствует получению правильной геометрической формы рабочей части инструмента, что повышает производительность и стойкость инструмента, а также качество обрабатываемой поверхности. Необходимо отметить, что режущие кромки получаются в результате сопряжения передней и задней поверхностей, поэтому чем чище выполнены эти поверхности, тем лучше лезвие инструмента. Более чистая и гладкая поверхность инструмента способствует снижению сил трения в процессе резания и уменьшению окисления металла, что особенно важно при высоких температурах, например при скоростном резании. Доведённый инструмент даёт более равномерный и устойчивый износ рабочих поверхностей по сравнению с заточенным инструментом.

Качество отделки рабочих и нерабочих поверхностей режущих инструментов может быть оценено в лабораторных условиях при помощи специальных приборов. В заводских условиях оно определяется методом сравнения с эталонами чистоты поверхности. Оценка качества поверхности определяется посредством измерения микронеровностей перпендикулярно направлению штрихов обработки. В стандартах на технические условия приведены данные по качеству поверхностей инструментов. Которые должны быть соблюдены при приёмке.

Повышение требований к чистоте обрабатываемых деталей влечёт за собой необходимость улучшения качества поверхностей режущих инструментов. Вместе с этим чистота рабочих поверхностей и режущих кромок важна для инструментов также и с точки зрения повышения их эффективности. Например, путём дополнительного полирования стружечных канавок свёрл, концевых цилиндрических фрез, метчиков и т.п. можно обеспечить более производительную работу этих инструментов, благодаря лучшему удалению стружки из канавок.

Основным разделом технических условий является «Размеры и допуски». Размеры поставляемого инструмента должны соответствовать габаритным размерам согласно государственным общесоюзным стандартам и рабочим чертежам завода-изготовителя или заказчика.

Технические условия устанавливают отклонения на следующие элементы: 1) габаритные размеры; 2) основные размеры; 3) посадочные, опорные и установительные поверхности; 4) режущие элементы.

Отклонения по габаритным размерам, как правило, соответствуют отклонениям на свободные размеры. Необходимо отметить, что габаритные размеры не оказывают влияния ни на сопряжение режущего инструмента с крепёжным устройством для него на станке, ни на его режущие свойства. С этой точки зрения они как будто являются излишними в технических условиях. Однако значение их заключается в том, чтобы заставить заводы-изготовители выпускать инструмент в определённых пределах и тем самым поддерживать производственную дисциплину на предприятиях. Соблюдение их также обеспечивает экономию материалов.

Основные размеры инструмента находятся в прямой зависимости от размеров обрабатываемой детали и требований, предъявляемых к ней в отношении точности изготовителя. К основным размерам относятся:

а) диаметр инструментов для обработки отверстий (свёрл, зенкеров, развёрток): работоспособность шкив резец режущий инструмент

б) угол профиля фасонного инструмента (фасонные резцы);

в) форма профиля (фасонные резцы);

г) утонение или обратная конусность (инструментов для обработки отверстий).

Другими не менее важными являются посадочные, опорные и установительные размеры, как сопряжённые с закрепительным устройством на станке и влияющие на точность установки инструмента по отношению к заготовке. К таким размерам относятся:

а) диаметр отверстия насадного инструмента;

б) правильная форма его (отсутствие конусности и овальности);

в) перпендикулярность оси отверстия по отношению к торцам;

г) правильное расположение профилирующих режущих кромок по отношению к геометрической оси инструмента (отсутствие торцевого и радиального биения, биение основной и наружной окружности зубьев относительно оси, отсутствие несовпадения осей рабочей части и хвостовика концевого инструмента).

Отклонения на режущие элементы касаются в основном значений углов: переднего, заднего, главного и вспомогательного в плане, а также угла наклона режущей кромки.

Для проверки режущих свойств инструмент подвергается испытанию в работе. В качестве обрабатываемого материала принимается сталь марки 40 или сталь Ст.6 твёрдостью НВ 160-190. Испытание инструмента производится на соответствующих станках, удовлетворяющих требованиям их точности. В качестве охлождающе-смазывающей жидкости применяют 5%-ный по весу раствор эмульсии в воде с расходом не менее 5 л/мин. Проверяемый инструмент в зависимости от его вида должен обработать или определённое количество отверстий (например, инструмент для обработки отверстий), или пройти установленную общую длину прохода (например, фрезы и др.). Условия испытаний и режимы обработки указаны в соответствующих стандартах.

После испытания на режущих кромках не должны быть заметны следы притупления, выкрошенные места, вмятины, и инструмент должен оставаться вполне пригодным для дальнейшей работы. Хвостовик, шейка и квадрат концевого инструмента не должны деформироваться при испытании.

Обработанная поверхность заготовок или образцов после испытания должна удовлетворять всем требованиям, предъявляемым при производственной работе к данному виду инструмента в зависимости от его размера и точности изготовления.

Каждый поставляемый инструмент должен быть снабжён хорошо видимыми знаками клеймения, состоящего из марки завода-изготовителя, марки режущего материала, характеристики инструмента. Для некоторых инструментов предназначенных для окончательной обработки (развёрток протяжек и др.), указывается класс или степень точности, год выпуска, индивидуальный номер инструмента.

Перед упаковкой каждый инструмент должен быть тщательно очищен и смазан составом, предохраняющим от коррозии.

После смазывания инструмент завёртывается в бумагу, предохраняющую от сырости, и складывается в пачки, которые затем упаковываются в деревянные ящики.

Для заводов, выпускающих продукцию более высокого уровня, этот инструмент не удовлетворяет требованиям не только по своему качеству, но также и по конструкции и размерным допускам, хотя они и установлены стандартами (например, резьбонарезные инструменты со шлифованным профилем, зуборезные инструменты повышенной точности и т.п.). Заводы вынуждены изготовлять такой инструмент в своих инструментальных цехах. Эти инструменты более совершенны по конструкции, более точны по размерам и более качественны по другим параметрам. Стоимость такого инструмента, конечно, намного выше нормализованного, но зато он выполняет свои функции, тогда как нормализованный инструмент или совсем не может быть применён или требует серьёзной доделки, что иногда и выполняется заводами-потребителями.

Основной задачей в деле реализации инструментального хозяйства является максимальное сокращение специального инструмента с переходом на использование нормализованного инструмента. Замена потребует изменений не только конструкций и размеров инструментов, но также и размерных допусков в сторону их ужесточения.

Проблема повышения точности формы и размеров обрабатываемых деталей стоит особенно остро при изготовлении особо точных инструментов. Технические условия на инструмент, регламентированные в общесоюзных стандартах, установлены на основании технологических возможностей специализированных инструментальных заводов. Однако они должны быть установлены в первую очередь с учётом требований, предъявляемых к обрабатываемым заготовкам исходя из их служебного назначения, и во вторую очередь ? с учётом технологии изготовления инструментов. Такой принцип позволит правильно установить размерные допуски без значительных отклонений в большую или меньшую сторону. С этой точки зрения необходимо подвергнуть серьёзной переработке размерные допуски на весь нормализованный инструмент, включая зуборезный, резьбонарезной и для обработки отверстий.

2. Анализ типов и конструкций инструментов по базовому технологическому процессу

На ОАО «Ростсельмаш» для изготовления детали шкив РСМ 10.01.34.106 используют инструмент представленный в таблице № 2.4.1.

Таблица №2.4.1. Тип инструментов по базовому техпроцессу.

№ п/п	Получаемый размер, мм	Шероховатость поверхности, мкм	Тип инструмента
1	O273-1,3	Rz=80	Резец подрезной 2100-6082 ВК-8
2	O38+52	Rz=80	Зенкер 2320-2397 ВК-8
3	32±1,5	Rz=80	Резец проходной 2100-6088 ВК-8
4			Резец фасочный 2130-6034 ВК-8
5	14±0,5	Rz=80	Резец проходной 2100-6088 ВК-8
6	38°±30? 18±0,6 12,5±0,5 4+0,3	Rа=2,5 Rz=80	Резец фасонный 2126-6263 ВК-8
7	1,6х45°	Rz=80	Резец фасочный 2130-6034 ВК-8
8	O39,6+0,16	Rz=20	Зенкер 710.2320-4691 ВК-8 Ст710.1063-80
9	O40+0,062	Rа=2,5	Развёртка 2363-2126 Н9 ГОСТ 11175-80
10	55-0,74	Rz=80	Резец проходной 2102-0009 ВК-8 ГОСТ 12877-73
11	43,3+0,2	Rz=20; Rz=40	Протяжка 2405-60786 ГОСТ 18217-80
12	O16 6min		Сверло 2301-0054 ГОСТ 10903-77(O16)

3. Выбор и обоснование типов и конструкций инструмента для проектируемого технологического процесса

Для проектируемого технологического процесса целесообразно по возможности применять стандартный режущий инструмент. Вследствие того, что техпроцесс предполагает более точное получение размеров и качества поверхностей мы применим в дополнение к существующему по базовому варианту - расточной резец для обработки центрального отверстия и выглаживатель для выглаживания поверхностей ручья шкива. Данные меры позволят снизить процент брака и запчастей, а следовательно ведут к получению экономии производственного процесса. Для обработки шкива РСМ 10.01.34.106 применяемый режущий инструмент представлен в таблице № 2.4.2.

Таблица № 2.4.2. Режущий инструмент для проектируемого технологического процесса.

№ п/п	Получаемый размер, мм	Шероховатость поверхности, мкм	Тип режущего инструмента
1	O 38,558+0,582	Rz=200	Резец расточной ВК-8 ГОСТ 9795-84
2	O 39,795+0,45	Rz=40	Зенкер ВК-8 б=10°, ц=30° ГОСТ 12510-71
3	O39,967+0,073	Rz=10	Развёртка ВК-8 ГОСТ 11175-80
4	O40+0,062	Rа=2,5	Развёртка ВК-8 ГОСТ 11175-80
5	O273-1,3	Rz=80	Резец подрезной ВК-8 ГОСТ 18880-73
6	32±1,5	Rz=80	Резец проходной ВК-8 ГОСТ 18878-73
7			Резец фасочный ВК-8 ГОСТ 18878-73
8	14±0,5	Rz=80	Резец проходной ВК-8 ГОСТ 18878-73
9	55-0,74	Rz=80	Резец подрезной ВК-8 нестандартный
10	38°±30? 18±0,6 12,5±0,5 4+0,3	Rа=2,5 Rz=80	Резец фасонный ВК-8 нестандартный*
11	1,6х45°	Rz=80	Резец фасочный ВК-8 ГОСТ 18878-73
12	43+0,2	Rz=20 Rz=40	Протяжка Р6М5 нестандартная с прогрессивной схемой резания
13	O12 8min		Сверло ГОСТ 10903-7(O12)

4. Повышение работоспособности режущего инструмента

Повышение работоспособности режущего инструмента, приведённого в методических указаниях [9], целесообразно применять в проектируемом технологическом процессе

Новые технические решения позволяют получать сплавы требуемого фазового состава, минимальной пористости и необходимой зернистости, что в итоге повышает период стойкости инструмента в среднем на 40…50%. Так в результате модернизации известного сплава ВК6; разработан сплав ВК6-ВС, изготовленный из высокотемпературного карбида вольфрама и отличающийся заданным фазовым составом и однородной зернистостью карбидовольфрамовой фазы. При черновой обработке серого и модифицированного чугунов сплав ВК6-ВС успешно заменяет сплавы ВК8 и ВК6 практически на всех операциях; при этом повышается не только стойкость инструмента, но и производительность обработки, так как процесс резания осуществляется на повышенных скоростях.

Геометрические и конструктивные параметры режущей части инструмента, как правило, почти не влияют на стоимость изготовления инструмента, но могут существенно влиять на его работоспособность и надёжность. Конструкции некоторых твёрдосплавных резцов повышенной прочности, рекомендуют для использования на грубых операциях. Для таких инструментов следует:

- задавать значение задних углов меньше предусмотренных в нормативно-технической документации;

- повышать жёсткость корпуса и особенно её опорной части путём закалки корпуса или установки дополнительных твёрдосплавных опорных подкладок;

- повышать жёсткость стыка режущей пластинки с опорой путём более тщательной предварительной обработки посадочных мест;

- предусматривать упрочняющую фаску на лезвии;

- предусматривать оптимальные соотношения между размерами режущих и опорных пластин.

Рассмотренные рекомендации по конструированию режущей части резцов можно распространить и на другие типы инструментов.

Прочность твёрдосплавной пластинки существенно возрастает с увеличением её размеров, особенно её толщины. При увеличении этого параметра во всех сечениях резко снижаются растягивающие напряжения и температура на опорной поверхности. Так, увеличение толщины пластинки в два раза по сравнению с рекомендуемой, обеспечивает рост подачи на 15…60% и повышение периода стойкости от разрушения более чем в 2 раза. Применение пластинок повышенной толщины весьма эффективно на проходных резцах и обдирочных фрезах, так как позволяет в ряде случаев уменьшить расход твёрдого сплава на одну деталь и на один час инструмента.

Жёсткость корпуса рекомендуется повышать применяя дополнительную твёрдосплавную опорную прокладку, выполненную из материала с большим модулем упругости Предпочтительным материалом в качестве дополнительной опоры является твёрдый сплав (например ВК8) или быстрорежущая сталь. Дополнительная опорная прокладка особенно эффективна на инструментах с механическим креплением пластинок. Так, среднее число периодов стойкости у резцов из сплава Т5К10 с опорой из стали Р8 в 1,5 раза выше, чем у резцов без опоры. Дополнительную подкладку рекомендуется припаивать (приваривать) к корпусу, так как иначе требуемая жёсткость может быть не обеспечена.

Другим способом повышения жёсткости корпуса инструментов является их закалка.

Термическая обработка твёрдых сплавов.

Эта разновидность термообработки обеспечивает повышение прочности, ударной вязкости, твёрдости и износостойкости инструментов, оснащенных твёрдым сплавом группы ВК. Она заключается в закалке спечённых твёрдосплавных заготовок или их отжиге при температуре 6000…1250°С в течение нескольких часов (до 100ч.).При этом твёрдость твёрдосплавной заготовки повышается на 8…12%.

Химико-термическая обработка является основным средством повышения износостойкости и режущей способности инструмента. Целью этого вида обработки является изменение химического состава и свойств поверхностных слоёв режущей части инструмента из быстрорежущей стали. Эти изменения достигаются за счёт диффузии различных элементов из внешней среды в сталь. В результате достигается высокая твёрдость и сопротивление изнашиванию поверхностных слоёв при одновременном повышении общей прочности инструмента за счёт увеличения предела выносливости.

Наиболее распространённым способом химико-термической обработки в инструментальном производстве является цианирование- процесс насыщения поверхностного слоя готового режущего инструмента одновременно углеродом и азотом. Цианированию подвергают, главным образом, сложные инструменты (фасонные резцы, червячные, резьбовые фрезы и др.), изготовленные из быстрорежущих сталей марок Р18, Р9Ф5, Р9К5, Р6М3. Цианирование проводят в расплавленных слоях, газовых средах и твёрдых смесях. Эти разновидности почти одинаковы и повышают период стойкости режущего инструмента в 1,5…2 раза.

Лазерная термическая обработка поверхностей инструмента обеспечивает повышение твёрдости, прочности инструмента из различных инструментальных материалов, в том числе твердых сплавов, сверхтвёрдых материалов и минералокерамики. Тепловой удар, осуществляемый за чрезвычайно короткий период времени, создаёт на поверхности изделий тонкие плёнки с изменённой структурой и свойствами.

Поверхность инструмента может обрабатываться лучом лазера как полностью, так и на отдельных участках передней и задней поверхности. Лазерному упрочнению подвергается режущий инструмент (фрезы, резцы, зенковки, развёртки, плоские протяжки и т.д.) из инструментальных сталей марок Р6М3, Р6М5, Р18, ХВ5, У12А. Период стойкости упрочнённого материала повышается в 1,5…3 раза.

Механическое упрочнение.

Механическое упрочнение осуществляется при изготовлении твёрдосплавного инструмента и инструмента из минералокерамики. Заключается в обработке режущих лезвий песком. дробью или в виброабразивной обработке. В процессе упрочнения режущие кромки инструмента округляются до нужного радиуса с, «тренируются». Упрочняющая обработка снижает остаточные растягивающие напряжения и создаёт в поверхностном слое сжимающие напряжения.

Наибольшее распространение получило упрочнение режущих лезвий дробеструйной и виброабразивной обработкой.

Использование упрочнённого инструмента даёт возможность повысить скорость обработки или подачу до 30%, что приводит к экономии основного времени и снижению трудоёмкости при неизменных значениях периода стойкости.

Упрочнение.

Упрочнение получают за счёт создания фасок на передней грани и радиусов скругления главной режущей кромки. Это особенно эффективно для инструмента, оснащенного пластинками из твёрдых сплавов и минералокерамики.

Нанесение износостойкости покрытия на инструментальный материал позволяет резко повысить работоспособность режущего инструмента за счёт того, что поверхностный слой лезвия инструмента изменяется и начинает эффективно сопротивляться абразивному, адгезионно-усталостному, коррозионно-окислительному и диффузионному видам изнашивания.

Среди новых методов химико-термического упрочнения заслуживает внимания модернизация способа нитроцементации, разработанного в НПО «РостНИИТМ» (Ростов н/Д). Предложена технология карбонитрирования (совместного насыщения инструментального материала азотом и углеродом) режущего и штампового инструмента. Новая технология не предусматривает использования аммиака, природного газа, а также сложного или дорогостоящего оборудования, экзо- или эндогенераторов.

Техническая характеристика.

Микротвёрдость упрочнённого слоя, Мпа9500…12000

кгс/мм 950…1200

Толщина, мкмдо 200.

По новому техпроцессу источником азота и углерода служит карбамид - вещество недорогое и нетоксичное. Эксплуатационный период стойкости РИ после упрочнения повышается в 2…5 раз.

Методы ХОП получили широкое распространение при нанесении на контактирующие при резании поверхности инструмента износостойких покрытий: кабида вольфрама (WC); карбида титана (TiC), нитрида титана (TiN), окиси алюминия (AIO), нитрида циркония (ZrN), нитрида молибдена (MoN), окиси хрома(CrO), карбида ниобия(NbC) и др.

Элементы для покрытия выбирают в зависимости от материала инструмента, обрабатываемого материала и режимов резания.

Применяют однослойные (3…10 мкм) и многослойные покрытия с различными свойствами каждого слоя. Эффективность износостойких покрытий определяется их химическим составом. Применение покрытий повышает период стойкости инструмента в 1,4…5раз.

Газофазный способ основан на конденсации газообразных соединений титана (TiCL₄+H₂+CH₂) с образованием твёрдых осадков карбидов титана TiC на покрываемом инструменте. Для покрытия берутся твёрдосплавные инструменты. Так, например, этим способом наносят плёнку карбида титана на МНП. Толщина слоя, насыщенного карбидом титана, составляет 3…10мкм.

Испытания МНП из одной марки твёрдого сплава с покрытием и без него показали, что период стойкости пластин с покрытием в среднем в 2…3 раза выше по сравнению с пластинами без покрытия, а при равном периоде стойкости пластины с покрытиями работают с повышенной до 25…30% скорости резания.

Большие резервы улучшения использования режущего инструмента скрываются в повышении технического уровня заточки, переточки и доводки режущего инструмента. По данным ряда заводов, для организации централизованной заточки увеличивает степень обеспеченности режущим инструментом, благодаря повышению его периода стойкости в среднем на 10%.

Операциями заточки и доводки режущих поверхностей обычно заканчивается технологический процесс изготовления инструмента и, следовательно, формирование важнейших его свойств: точности размеров, погрешностей геометрической формы, остроты режущих кромок, шероховатости поверхностей, физико-механических характеристик поверхностного слоя. Особенно велико значение качества заточки и доводки прецизионных режущих инструментов, применяемых при окончательной обработке точных поверхностей деталей машин, например, вершины у твёрдосплавного резца, переходной кромки у фрез, заборной части у развёрток, метчиков и др.

Многочисленными наблюдениями установлено, что правильно выполненные операции заточки и доводки повышают период стойкости инструментов в 3 раза и более. Заточка и доводка обеспечивают минимальное радиальное и торцевое биения (0,005…0,03мм) режущие кромки с радиусом округления до 3…7 мкм с шероховатостью передней и задней поверхностей до Ra=0,8…0,4мкм.

Промышленными испытаниями на ряде заводов установлено следующее:

- доводка повышает период стойкости резцов с твёрдым сплавом в 15-2 раза и выше, а резцов из быстрорежущей стали - в 2-3 раза. Особенно возрастает эффективность доводки с возрастанием скорости резания;

- период стойкости доведенных метчиков возрастает в 2,5-3 раза, на 50-70% снижается величина крутящего момента при нарезании резьбы и улучшается её качество;

- за счёт резкого уменьшения биений режущих зубьев и повышения качества обработки после доводки период стойкости торцевых фрез увеличивается до 5 раз.

6. Проектирование режущего инструмента

Проектирование приспособления для выглаживания ручья шкива.

Для получения необходимой шероховатости поверхностей ручья спроектируем специальное приспособление, которое представляет собой пружинную державку с выглаживателем со сферической поверхностью из твёрдого сплава. Усилие выглаживания создаётся натягом при деформации плоской пружины (державки).

Исходя из этого положения, прогиб балки при выглаживании рассчитаем по формуле:

, (1)

где Р - сила, действующая на свободный конец балки, в кг;

l - длина балки, в см;

Е - модуль упругости II-го рода для стали, в кг/см²;

Iy - момент инерции тела вокруг оси y (рис.2.4.2), в мм⁴.

Для стали марки 65Г:

-модуль упругости II-го рода равен 2*10⁶кг/см²;

-момент инерции тела вокруг оси y зависит от размеров а и b сечения балки и рассчитывается по формуле:

Исходя из величины силы, необходимой для процесса выглаживания, которая может быть равной 30…80кг, подберём соответствующие параметры балки.

В первый момент процесса выглаживания прогиб балки д будет равняться половине диаметра сферы твёрдосплавного выглаживателя.

Допустим д =0,4см.

Остальные размеры назначим:

а=0,6см, b=2,5см.

Подставим числовые значения в формулу (1) и найдём длину балки, исходя из принятых параметров:

В последний момент выглаживания прогиб балки д будет составлять величину, равную сумме радиуса сферы выглаживателя и катета треугольника профиля ручья (рис 2.4.4).

Найдём величину к из триганометрической формулы: Тогда прогиб д=0,4+0,55=0,85см.

Определим силу выглажиания из формулы (1)

=

По рассчитанным параметрам проектируем приспособление для выглаживания поверхностей ручьёв шкива (лист 5).

Проектирование шпоночной протяжки.

Исходные данные:

1. Материал изделия - СЧ - 18

2. Длина потягивания - 55мм

3. Параметр шероховатости боковых сторон паза - R_z20мкм и дна паза R_z40мкм.

4. Ширина шпоночного паза-12D10 .

Расчёт протяжки [9].

5. Устанавливаем группу обрабатываемости материала по таблице №1.

СЧ - 18 относится к IV группе обрабатываемости.

6. Устанавливаем группу качества по таблице №7:

Третья группа качества по шероховатости поверхности и квалитету точности.

7. Выбираем тип шпоночной протяжки.

Для данных условий работы выбираем конструкцию протяжки с прогрессивной схемой резания. Тип хвостовика и его размеры выбираем по ГОСТ 4043-70: тип I плоский, без утолщения, номинальная высота 25мм.

8. Выбираем инструментальный материал протяжки - сталь Р6М5 по ГОСТ 19265 - 75, материал хвостовой части - сталь 40Х по ГОСТ 5950 - 76.

9. Выбираем передний и задний углы на режущих и калибрующих зубьях:

- передний угол - 5?,

- задний угол на режущих зубьях - 3?,

- задний угол на калибрующих зубьях - 1?,

- задний угол на стружкоразделительных канавках - 3?.

10. Выбираем скорость резания по таблице №3.

В зависимости от группы обрабатываемости (IV) и группы качества (3) принимаем скорость резания 15м/мин.

11. Выбираем подачу для черновых режущих зубьев по таблице №2.

Подача на зуб для:

- черновых режущих зубьев - 0,2мм,

- чистовых режущих зубьев - 0,1мм.

12. Рассчитываем глубину стружечной канавки:

По рисунку 1 и таблице №8 выбираем номер профиля 8 и параметры:

- шаг прфиля t=12мм,

- глубина канавки h=5мм,

- ширина стенки зуба a=4мм,

- радиус канавки r=2,5мм,

- радиус спинки зуба r1=8мм,

- активная площадь стружечной канавки 9,6мм2.

13. Рассчитываем припуск под протягивание:

A=43,3+0,2-40+0,921=4,421мм.

10. Определяем максимальное число одновременно работающих зубьев по формуле:

принимаем z_max=6 зубьев.

11. Рассчитываем площадь опасного сечения по хвостику протяжки

F₁=25*12=300мм².

12. Рассчитываем площадь опасного сечения по первому зубу

F₂=(25-5)*12=240мм².

Расчёт на прочность делаем только по сечению F₂ как по минимальному.

13. Определяем усилие протягивания по формулам (2) и (3) и таблице №5

P₂=70*67*0,5=2345кг или 23,45Н.

14. Определяем фактические напряжения в опасном сечении

т.е. фактические напряжения значительно меньше допускаемых

15. Определяем высоту калибрующих зубьев

Н_к=Н+А=25+4,421=29,421 мм.

16. Определяем число режущих зубьев. Для этого сначала определяем припуск на чистовую обработку

S₂₁=S₁*0,6=0,2*0,6=0,12мм,

S₂₃=S₁*0,4=0,2*0,4=0,08мм.

Тогда припуск на чистовую обработку

А₂=S₂₁+S₂₃=0.12+0.08=0.2мм.

Соответственно припуск на черновую обработку будет равен:

А₁=А-А₂=4,421-0,2=4,221мм.

Рассчитываем число режущих черновых зубьев

принимаем z₁=43 зуба.

17. Рассчитываем размеры режущих зубьев:

черновые зубья:

Высота зуба,мм Нi	25,00	25,20	25,17	25,40	25,37	25,60	25,57	25,80	25,77	26,20	25,97	26,20	26,17	26,40	26,37
Номер зуба	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Высота зуба,мм Нi	26,60	26,57	26,80	26,77	27,00	26,97	27,20	27,17	27,40	27,37	27,60	27,57	27,80	27,77	28,00
Номер зуба	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Высота зуба,мм Нi	27,97	28,20	28,17	28,40	38,37	28,60	28,57	28,80	28,79	29,00	28,97	29,20	29,17
Номер зуба	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40	41	42	43

Чистовые зубья. Фактический чистовой припуск составляет разность между высотой калибрующих зубьев (29,421) и высотой последней секции черновых зубьев (29,20).

А_2факт.=29,421-29,20=0,221мм,

разобьём его следующим образом:

S₂₁=0.12ммS₂₃=0.101мм

S₂₂=0.10ммS₂₄=0,081мм

18. Определяем число калибрующих зубьев z₃=4 зуба.

19. Шаг калибрующих зубьев t=12мм.

20. Длина последнего режущего зуба

l=t+8=12+8=20мм.

21. Длина режущей части протяжки

22. Общая длина протяжки с учётом хвостика

23. Расположение и размеры стружкоделительных канавок. Для СЧ-18 канавки выполняем в виде фасок на первых зубьях в секции у режущих зубьев под углом 25? и шириной 3мм с обеих сторон зуба.

24. Определяем ширину режущей части протяжки:

b₁=B+B0-(0.005?0.01)=12+0.12-0.007=12.113мм

Ширина верхней части тела протяжки b₂принимается меньше максимальной ширины шпон-паза на 0,04 0,06мм.

b₂=12+0,12-0,06=12,06мм.

25. Определяем высоту режущей части h₁ по первому зубу протяжки

h₁=1,25h=1.25*5=6.25мм.

26. Устанавливаем элементы бокового поднутрения зубьев (вспомогательные углы в плане) ц₁=1?.

27. Предусматриваем ленточки на калибрующих зубьях шириной 1мм.

28 Проектируем оправку-адаптор для протяжки.

29. Определяем наружный диаметр оправки

30. Определяем ширину паза B₂=B₁(F7)=12

31. Определяем расстояние между дном паза в оправке и наружным диаметром:

e=D₀-(H+S)+C₁ (h7), где S-толщина прокладки, равная 3мм.

e=40-(25+3)+1=13-_0.018мм.

28.4 Остальные размеры адаптора устанавливаем конструктивно.

...