Проектирование режущих инструментов
..pdfА.Г. Схиртладзе, В.А. Иванов, В.К. Перевозников
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Р Е Ж У Щ И Х
ИНСТРУМЕНТОВ
Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведе ний, обучающихся по направлению подготовки «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»
Москва - Пермь
2006
УДК 621.9.02 П27
Рецензенты:
Начальник лаборатории мехобработки ОАО «Пермский моторный завод» д-р техн. наук, профессор В.Ф. Макаров
Доктор техн. наук, профессор кафедры технологии машиностроения Пермского государственного технического университета В.И. Свирщев
ISBN 5-98975-045-5
А Г. Схиртладзе, ILA. Иванов, BJC Пёревозников
П27 Проектирование режущих инструментов: Учеб, пособие / Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2006. - 208 с.
Приведены основные сведения, необходимые для расчета и проектирования режущих инструментов общего назначения. Рассмотрены основные конструкции инструментов, изложены основные вопросы профилирования и конструирования, даны рекомендации по выбору конструктивных и геометрических параметров и материала режущей части.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 151000 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».
ISBN 5-98975-045-5
© Пермский государственный технический университет, 2006
ВВЕДЕНИЕ
Задачей настоящего учебного пособия является углубление и закреп ление теоретических знаний студентов конструкторских и технологиче ских специальностей, изучающих дисциплины «Проектирование металло режущих инструментов» и «Режущие инструменты”, и приобретение прак тических навыков расчета, конструирования и профилирования инстру ментов.
Пособие содержит сведения по методам проектирования некоторых инструментов, последовательности их расчетов, поскольку некоторые во просы проектирования не излагаются в лекционных курсах и имеются только в специальной литературе. Особое внимание уделено вопросам проектирования специальных инструментов: для обработки винтовых по верхностей, фасонных резцов, резьбообразующих, зуборезных и др.
Металлорежущие инструменты имеют большое разнообразие типов и конструктивных особенностей, которые определяются условиями формо образования детали. Эти особенности при проектировании специальных инструментов имеют принципиальное значение, которые должны быть уч тены на стадии проектирования. Это, например, проектирование дисковых инструментов для обработки винтовых поверхностей, когда решение зада чи профилирования требует значительных аналитических исследований ряда теоретических вопросов, проведения большого объема расчетов и ис пользования ПЭВМ. В разделе проектирования зуборезных инструментов рассмотрены вопросы комплексного профилирования затылованных инст рументов, относящихся к числу наиболее сложных как в изготовлении, так и в профилировании. Приведены расчеты червячных фрез на базе эвольвентного червяка, позволяющие значительно повысить точность профиля обрабатываемых зубчатых колес.
Материалы пособия могут быть использованы при выполнении кур совых работ, курсовых и дипломных проектов при проектировании и вы боре какого-либо режущего инструмента. Оно содержит общие требова ния, предъявляемые к оформлению рабочих чертежей инструментов, на значению марки инструментального материала, маркировке инструментов и составлению текстовой части проекта или работы.
ГЛАВА 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФАСОННЫХ РЕЗЦОВ
1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И КОНСТРУКЦИЯ ФАСОННЫХ РЕЗЦОВ
При точении деталей со сложным профилем применяются фасонные резцы различных конструкций:
-по типу резца: стержневые (рис. 1), призматические (рис. 2) и круг лые (рис. 3);
-по направлению подачи: осевые (рис. 4), радиальные (см. рис.4, б, в)
итангенциальные (рис. 5);
-по расположению базы закрепления (отверстие, «ласточкин хвост», или хвостовик) относительно оси детали: параллельно (см. рис. 4, б, в \ на клонно в горизонтальной плоскости (рис. 6), наклонно в вертикальной плоскости (рис. 7), перпендикулярно (см. рис. 4, а);
-по форме образующих задней фасонной поверхности: с образующей по дуге окружности (см. рис. 3), с винтовыми образующими (рис. 8, 9) и в виде прямой линии (см. рис. 1, 2);
-по конструкции: цельные (см. рис. 2, 3), составные (рис. 11, 12);
-по виду обрабатываемой поверхности: наружные и внутренние (рис.
8, Ю);
-по инструментальному материалу: из легированной или быстроре жущей стали и твердого сплава;
-по расположению плоскости передней поверхности: с наклоном к горизонтальной плоскости под одним углом у| (см. рис. 2, 3) и под двумя
углами Yi и X (рис. 13).
Стержневые, круглые и призматические резцы
Стержневые фасонные резцы (рис. 1) подобны обычным токарным резцам, но имеют фасонную режущую кромку, соответствующую форме детали. Допускают небольшое число переточек.
Б
Рис. 1.Стержневой резец
Призматический фасонный резец (рис. 2) представляет собой призму, задняя поверхность которой имеет фасонную форму, а передняя поверх ность - плоскую. Передняя поверхность затачивается на угол он + уь что позволяет создать задний угол на задней фасонной поверхности путем на клонной установки резца на угол а%. Резец перетачивается по передней по верхности, допускает значительно большее число переточек, чем стержне вой резец. Базой крепления призматических резцов служит «ласточкин хвост».
N
Рис. 2. Призматический резец
Круглый фасонный резец (рис. 3) является телом вращения, у которо го вырезан сектор для создания передней поверхности и для размещения стружки. Этот резец называют также дисковым, если его ширина невелика по сравнению с диаметром. Для создания положительных задних углов ось резца устанавливается выше оси детали. Базой крепления круглых резцов является отверстие или хвостовик.
Резец устанавливается на оправку, закрепленную в державке. От про вертывания он удерживается торцовыми зубьями (рифлениями), нарезан ными с одной стороны резца. Зубья служат также для переустановки резца после перезаточки. Иногда зубчатый венец изготавливается отдельно и со единяется с резцом штифтом. Типовые крепления и оформления зубчатых венцов рассмотрены в работе [1].
Круглые резцы допускают большое количество переточек, они более экономичны и удобны в изготовлении, чем призматические, поэтому в ус ловиях крупносерийного и массового производства получили набольшее распространение.
Осевые, радиальные и тангенциальные резцы
Фасонные резцы, работающие с осевой подачей (рис. 4, <з), применя ются при обработке односторонних профилей, а также торцовых фасонных поверхностей. Они позволяют обрабатывать ступенчатые нежесткие заго товки с меньшими усилиями.
Наиболее часто движение подачи фасонным резцом задается в ради альном направлении. Такую подачу задают как круглым, так и призмати ческим радиальным резцом (см. рис. 4, б, в).
Рис. 4. Фасонные резцы: осевой (а) и радиальные (б, в)
Тангенциальные резцы по внешнему виду подобны призматическим радиальным резцам. Они имеют радиальную подачу по касательной к внутренней окружности профиля заготовки (рис. 5). Принцип работы тан генциальных резцов основан на постепенном срезании в виде стружки все го подлежащего удалению объема металла с поверхности обрабатываемой фасонной заготовки.
Рис. 5. Тангенциальный призматический резец
Тангенциальные резцы позволяют удлиненным режущим лезвием сре зать стружку не по всей длине детали одновременно, а последовательно и непрерывно вводить в резание все точки режущей кромки. Это способст вует повышению стойкости резцов, уменьшает величину силы резания и связанные с ними вибрации.
Резцы с наклонным расположением базы крепления
В практике наибольшее применение находят призматические и круг лые резцы с базой крепления, параллельной оси детали (см. рис. 4). У та ких резцов задние углы на участках режущих кромок, перпендикулярных оси детали, равны нулю. На этих участках задняя поверхность является плоскостью, перпендикулярной оси детали. Эта плоскость соприкасается с соответствующей торцовой плоскостью детали по большой площади, что способствует интенсивному трению и износу резца.
Для получения положительных задних углов на участках режущей кромки, перпендикулярных оси детали, применяются резцы с наклонным расположением базы крепления в горизонтальной плоскости под углом ц/ (рис. 6).
Поворот базы способствует созданию или увеличению боковых зад них углов на участках профиля резца расположенных в торцовой плоско сти (перпендикулярно оси детали) или наклоненных к ней под углом \|/ < 5°. Он возможен только для односторонних профилей (относительно направления подачи).
Рис. 6. Призматический (а) и круглый (б) резцы с наклонным расположением базы крепления в горизонтальной плоскости
Возможна также установка призматических резцов с базой крепления, повернутой в вертикальной плоскости на угол т (рис. 7), величина которо го назначается равной 2...5°.
Рис. 7. Призматический резец с наклоном базы крепления в вертикальной плоскости
Призматические резцы всегда имеют заднюю поверхность, образую щая которой выполнена в виде прямой линии. Круглые резцы выполняют ся с образующими по окружности.
С целью получения положительных боковых задних углов на торцо вых участках профиля применятся круглые фасонные резцы с винтовой задней поверхностью (рис. 8). В большинстве случаев такие резцы исполь зуются для обработки внутренних и наружных поверхностей ступенчатых деталей с осевой подачей.
Такие резцы конструируются с базой крепления в виде отверстия (см. рис. 8) или хвостовика (см. рис. 9).
L
Рис. 9. Винтовой резец с хвостовиком для крепления
Для обработки наружной поверхности деталей используют вышепе речисленные виды резцов. Для обработки внутренних поверхностей при меняются, как правило, круглыерезцы, у которых одной из баз крепления служит отверстие или хвостовик. На рис. 10 показан фасонный круглый резец с хвостовиком для обработки внутренней канавки.
Рис. 10. Круглый резец с хвостовиком для крепления Цельные и составные резцы
Конструкция резца (цельный или составной) прежде всего зависит от материала. Резцы из легированной стали (9ХС) выполняются обычно цельными. Фасонные резцы из быстрорежущей стали (Р6М5) должны из готавливаться составными, с приваренной или приклеенной режущей ча стью для экономии инструментального материала. Корпус резца выполня ется обычно из стали 40Х или 45 (см. рис. 11).
Твердосплавные резцы изготавливаются из пластифицированных или полуспеченных заготовок (см. рис. 11, 12). Фасонные резцы, оснащенные твердым сплавом, изготавливаются составными. Твердосплавные пластин ки размещаются сверху державки стержневого резца (см. рис. 1), на боко вой поверхности призматического резца (см. рис. 11) и напаиваются на корпус круглого резца (см. рис. 12).
На корпусе резца имеется несколько вырезов, в которые впаивают пластинки. Количество впаянных пластинок определяется габаритными размерами резца (см. рис. 12, а, б). Твердосплавная пластинка должна выступать над поверхностью корпуса на 2...3 мм. Корпус в ряде случаев должен иметь фасонный профиль (см. рис. 11).