Самостоятельная работа

Постройте параметрические модели инструментальных поверхностей вращения для концевых, торцовых, одноугловых, двуугловых фрез (рис.2) без посадочных поверхностей и хвостовиков. Сохраните построенные модели в отдельные файлы.

Практическая работа №2 Геометрическое моделирование винтовой стружечной канавки

Цель: Приобретение практических навыков создания и использования вспомогательной геометрии модели, построения винтовых линий и кинематических элементов для геометрического моделирования винтовых рабочих поверхностей (геликоидов) инструмента.

Введение

В соответствии с классификацией, приведенной в табл.1 и [1], у фрез различают прямые, винтовые и наклонные зубья, режущие кромки которых расположены на главной инструментальной поверхности (ИП). У прямого зуба главная режущая кромка совпадает с образующей ИП вращения. У винтового зуба режущая кромка, является винтовой линией, а передняя поверхность - линейчатой винтовой поверхностью. Винтовые зубья могут иметь как правое, так и левое направление. Конические и фасонные фрезы могут также иметь винтовые зубья. Цилиндрические фрезы, как правило, имеют винтовой зуб. В лабораторной работе рассматривается метод образования острозаточенного зуба. Острозаточенные зубья отличаются по форме спинки зуба и по этому признаку делятся на:

• одноугловые, у которых впадина образована одним углом;

• двуугловые, у которых впадина образована двумя углами;

• с криволинейной спинкой.

Будем создавать геометрическую модель стружечной канавки с одноугловой формой спинки зуба.

Порядок выполнения

1. Запустить КОМПАС-3D. Открыть файл Фреза цилиндирическая. m3d. Установить изометрический режим полутонового изображения.

Проведем анализ профиля стружечной канавки для острозаточенного зуба с одноугловой формой спинки.

Прямой острозаточенный зуб одноугловой формы фрезы радиусом R с числом зубьев z задан высотой H, передним углом  и задним углом , углом профиля канавки  и радиусом округления дна канавки r. Ширина задней поверхности g, ширина ленточки f , центральные углы  и ₁, и вспомогательный угол  зависят от вышеуказанных параметров, т.е. с помощью вычислений могут определены из геометрических соображений. Следовательно, параметры H, , ,  и r являются независимыми и должны быть определены в модели как внешние переменные.

Поскольку проектируемая фреза имеет винтовой зуб с углом наклона режущих кромок , рассмотренный выше профиль является профилем нормального сечения винтовых стружечных канавок. В этом случае для построения профиля зубьев используют приведенное число зубьев z_пр= z/cos³  и приведенный радиус фрезы R_пр =. Для построения профиля нормального сечения стружечной канавки инструмента используют приведенные значения R_пр и z_пр.

Угол наклона режущих кромок  выберем равным 30⁰. Углы резания зависят от марки обрабатываемого материала. Обычно на чертежах фрез с винтовым зубом нормируют передний угол в нормальном к режуще кромке сечении, задний определяют в торцевом сечении. Принимаем предварительно передний и задний угол _N и _N в нормальном сечении для фрез с мелким зубом 15⁰ и 16⁰_. Соответственно. Угол  выбирают из ряда 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90⁰ для одноугловых фрез второго порядка. Для фрез, изготавливаемых с помощью двуугловых фрез из ряда 18, 22, 25, 30⁰. Радиус округления дна канавки r= 0,2; 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,5; 2,0; 3,0 мм.

2. Создадим винтовую линию, совпадающую с режущей кромкой винтового зуба проектируемой фрезы. Предварительно создаем вспомогательные геометрические элементы: ось фрезы и параллельную плоскость.

• Выбрать из инструментальной панели Вспомогательная геометрия командуОсь операции . Указать в Дереве построения или в окне модели элементИсходная поверхность. Для создания вспомогательной плоскости выбрать Смещенная плоскость . В качестве плоскости, относительно которой будет происходить смещение, указать вДереве построения Профильную плоскость, задать величину смещения 20 мм и направление .

• Вызвать инструментальную панель Пространственные кривые . Выделить вДереве построений созданную Смещенную плоскость. С помощью команды Спираль цилиндрическая построить винтовую линию. Построение спирали выполнить по осевому шагу и высоте.

Осевой шаг P_ос фрезы зависит от ее диаметра и угла :

P_ос=  D/tg ().

В рассматриваемом случае он равен 343 мм. Высоту винтовой линии определить по объекту (указать переднюю торцовую плоскость), диаметр – также по объекту (указать круглое ребро объекта на передней торцовой плоскости). Начальный угол спирали задать равным 270⁰. Для корректного формообразования рекомендуется «вывести» спираль за переднюю торцовую плоскость примерно на 20 мм: опция За объект включена.

Указанный прием построения винтовой линиии путем задания размеров спирали по ссылке на существующую модель приводит к созданию ассоциативных геометрических связей: в случае изменения диаметра или длины фрезы измениться и диаметр (высота) спирали.

3. Создадим параметрический профиль стружечной канавки острозаточенного зуба с одноугловой формой спинки. Выделите в Дереве построений или в окне модели Смещенную плоскость. Войдите в режим создания нового эскиза. С помощью команд геометрических построений создайте эскиз в следующей последовательности:

• в Главном меню выбрите пункт Операции Спроецировать объект. В качестве проецируемого объекта выбрать начальную точку спирали. К этой точке будет привязана вершина зуба.

• Включите каркасный режим изображения модели (невидимые линии тонкие), Вид слева.

• Постройте два отрезка произвольной длины как показано на рисунке с типом линий «Тонкая»: вертикальный отрезок в режиме ортогонального черчения с привязкой Ближайшая точка (спроецированная точка спирали), второй отрезок при отключенном режиме ортогонального черчения произвольной длины.

• Проведите параметризацию построенных элементов:

а) установите равенство длин двух построенных отрезков (. )

б) войдите в режим образмеривания и проставьте линейный размер и угловойс указанием соответствующих переменныхRpr (приведенный радиус фрезы) и Q (угловой шаг инструмента, соответствующий z_пр). Оба параметра являются зависимыми.

в) введите необходимые комментарии переменные и уравнения (. ).

Примечание: функция rad(w) переводит угловые величины из градусов в радианы, функция round( ) производит округление до целого числа. Обратите внимание на то, что внешними (независимыми переменными являются диаметр фрезы D, угол наклона винтовых канавок w и число зубьев z. Переменная D была определена ранее в эскизе Инструментальной поверхности.

г) постройте отрезки, определяющие образующие винтовых передней, задней поверхностей и спинки зуба в следующей последовательности:

Проводим произвольный горизонтальный отрезок в режиме ортогонального черчения, фиксируем размер и вводим переменную H (высота зуба). Тип линии: «Тонкая»
Увеличиваем изображение и строим окружность, касательную к 1-ой прямой. Тип линий «Основная». В качестве прямой указываем горизонтальную прямую.
Строим отрезок, касательный к окружности, проведенный из внешней точки
Строим произвольный отрезок. Тип линий «Основная».
Строим отрезок, касательный к окружности, проведенный из внешней точки Тип линий «Основная».
Строим перпендикулярный отрезок . Тип линий «Тонкая».
Производим усечение окружности .
Последовательно фиксируем размеры и вводим переменные: a- задний угол в нормальном сечении; g- передний угол в нормальном сечении; r- радиус округления впадины канавки. Проверяем угол профиля канавки (550) на принадлежность его стандартному ряду при необходимости исправляем (переменную не вводим).
Проверяем ширину задней поверхности: она должна находится в диапазоне 1...3 мм. Вызываем инструментальную панель «Измерения» и измеряем ширину задней поверхности как расстояние между двумя точками. Ширина задней поверхности немного не укладывается в указанный диапазон. Корректировка будет произведена чуть позже.

Для того, чтобы сформировать полноценную стружечную канавку, построенный профиль необходимо замкнуть. Для этого проводим дополнительные отрезки, как показано на рисунке, используя команды построения параллельногои перпендикулярногоотрезков.

Отсекаем отрезки для образования замкнутого контура.

Завершите режим редактирования эскиза .

4.Сформирйте стружечную канавку. Установите изометрический режим полутонового изображения. Выберите команду построения кинематического элемента вырезанием . В качестве эскиза операции вДереве построений выберите построенный эскиз профиля стружечной канавки. В качестве траектории винтовую линию. Поскольку профиль канавки определен в нормальном к винтовой линии сечении, установите опцию ориентации сечения Ортогонально траектории.

4. Переименуйте построенные при выполнении лабораторной работы элементы в Дереве построений.

4. Сохраните построенную модель.