3.2 Расчет и конструирование спиральных сверл

1. Типы сверл:

- спиральные;

- перовые;

- глубокого сверления;

- кольцевые;

- центровочные;

- ружейные;

- пушечные.

2. Типы хвостовиков:

- цилиндрические;

- конические;

- четырехгранные;

3. Основные размеры и углы лезвия сверл стандартизованы:

- углы , и 2по таблицам справочной литературы.

Пример Р6М5

Сталь = 20…352 = 116…125

Чугун = 25…302 =116…120

Бронза = 15…202 = 125…135

Твердый сплав

Сталь = 0….4;2 = 116…118

Чугун= 0….6;2 = 116…118;

Бронза  = 4….6;2 = 116…118;

угол  = 50…55;

Р6М5

 = 8…15-maxот оси сверла;

 = 20…26-minот оси сверла

Твердый сплав

 = 4…6-maxот оси сверла;

 = 16…20-minот оси сверла.

Форма заточки сверл:

- одинарная;

- с подточкой перемычки.

Технические требования к изготовлению ГОСТ 2034 - 80

Хвостовики - конус Морзе ГОСТ 25557 – 82

конусы Морзе - 0,1,2,3,4,5,6.

Размеры Д₁, d₂- теоретические (определяются).

Пример:

Рассчитать и спроектировать спиральное сверло из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком для обработки сквозного отверстия под метрическую резьбу М 27 глубиной l=50 мм в заготовке из конструкционной углеродистой стали_в= 450 Мпа.

Решение:

1. Определяем D сверла:

D= 23,9ГОСТ 885 – 77.

Рис. 3.2.1 Элементы конуса Морзе

2. Режимы резания:

S₀ = 0,39…0,47 мм/об;S= 0,4 мм/об;

V = 32 м/мин.

3. Осевая составляющая сила резания

;

P_x =106823,90,4^0,7 0,682 = 5850H

4. Момент сопротивления резанию.

_;

С_м = 0,0345;x_м = 2,0;y_м = 0,8;

.

М_с.р.=100,034523,9² 0,4^0,80,682 = 64,2 Нм

5.Определяем номер конуса Морзе.

G - угол конусности хвостовика;

R - радиальная сила;

Q - создает касательную составляющую;

Т - сила резания.

РРис.3.2.2. Расчетная схема

Qобразующий конуса;

.

Момент трения между хвостовиком и втулкой

.

Приравниваем момент трения к максимальному моменту сил сопротивления резания, т.е. к моменту, создающемуся при работе затупившимся сверлом, который увеличивается в 3 раза.

Следовательно:

;

или ,

М_с.р. - момент сопротивления сил резания;

М_с.р.= 64,2 Нм;

= 5850Н;

G = 130; sin 130 = 0,2618;

G = 5- отклонения угла конуса;

 = 0,096 - коэффициент трения стали по стали.

мм.

По гост 25557-82 -конус Морзе № 3 с лапкой

Д₁ = 24,1;d₂ = 19,1;l₄ = 19,1;l = 99; конусность 1:19,922 = 0,05020

G = 12616

Остальные размеры по таблицам справочника.

6. Геометрические и конструктивные параметры рабочей части сверла.

По нормативам:

Форма заготовки ДП (двойная с подточкой перемычки).

 = 30; 2 = 118; 2 ₀ = 70;  = 12;  = 55.

Рис. 3.2.3. Схема заточки сверла.

Размеры подточенной части перемычки:

А = 2,5 мм; l = 5 мм

Шаг винтовой канавки:

мм.

7. Толщина d_c сердцевины сверла

D = 0,25 - 1,25; 1,5 - 12,0; 13,0 - 80,0;

d_c = (0,28 - 0,2)Д;(0,19 - 0,15) Д ;(0,14 - 0,25) Д.

Рис.3.2.4. К расчету толщины сердцевины

Принимаем d_cу переднего конца равной0,14 Д,

d_c = 0,14Д = 0,1423,9 = 3,35 мм.

Принимаем утолщение сердцевины к хвостовику

1,4 - 1,8 ммна100 мм длина рабочей части сверла.

Принимаем - 1,5 мм.

8. Обратная конусность сверла.

на 100 мм длина рабочей части сверла

Д	 6	 6	 18
Конусность	0,03 – 0,08	0,04 – 0,10	0,05 – 0,12

Принимаем – 0,08 мм

9.Ширину ленточки f₀ и высоту затылка по спинке к выбираем по Д

Д	f0	к
2-5	0,6	0,15
5-8	0,7	0,2
8-10	0,8	0,3
10-12	0,9	0,4
12-15	1,0	0,4
15-20	1,2	0,6
20-25	1,6	0,7
25-30	1,8	0,8
30-35	1,8	0,9
35-40	2,0	0,9
40-45	2,3	1,0
45-50	2,6	1,2

Выбираем: f = 1,6 мм; к = 0,7 мм.

10. Ширина пера

В = 0,58Д = 0,5823,9 = 13,9 мм

11. Геометрические элементы профиля фрезы для фрезерования канавки

Рис.3.2.5. К расчету профиля канавочной фрезы

Большой радиус профиля:

R₀ = C_RC_r C_фД;

;

;

т.к.

.

-диаметр фрезы

.

Принимаем = 65 мм.

Тогда

R₀ = 0,49323,9 = 11,75 мм.

Меньший радиус профиля

R_к = С_кД;

С_к = 0,015 ^0,75 = 0,015·30^0,75 = 0,191;

R_к = 0,19123,9 = 4,56 мм.

Ширина профиля

В = R₀ + R_к = 11,75 +4,56 = 16,31 мм.

12. Строим профиль канавочной фрезы.

13. Технические требования и допуски на размеры: ГОСТ 885-77

Д = 23,9h9_(-0,052) мм;

l и l_p - ГОСТ 25347-82

Конус хвостовика - степень точности АТ8 ГОСТ 2848-75

Радиальное биение рабочей части сверла относительно хвостовика (оси)

 0,15 мм.

Углы 2 = 118  2; 2₀ = 70^+5; = 30_-2;

Рабочая часть 63 - 66 HRC.

Лапка хвостовика 32 - 46 HRC.

14. Выполняем рабочий чертеж сверла с техническими требованиями.

4.1 Аналитический расчет режимов резания

при фрезеровании плоскостей

Цилиндрическая фреза

Пример

На горизонтально-фрезерном станке 6Т82Г

получистовое фрезерование плоскости:

В = 65 мм; l = 225 мм; h = 1,5 мм; R_а = 3,2 мм.

Материал СЧ10; 170 НВ.

Отсутствие литейной корки.

Обработка без охлаждения

Решение:

1. Выбираем фрезу и устанавливаем ее геометрические элементы.

цилиндрическая с мелким зубом ГОСТ 3752-73 [1],т.13,с.259.

б) Д = 63 мм; L = 80мм; z = 14;

в) материал фрезы Р6М5

г) = 16;  = 10;  = 30;

2. Глубина резания

t = h = 1,5 мм.

3. Подача S₀ мм/об [4].т 37, с. 285

для R_а = 3,2 мм S₀ = 1,0 - 2,3 мм/об;

для Д = 63 мм S₀ = 1,7 мм/об.

мм/зуб.

4. Период стойкости [4].т 40, с. 290

для Д = 63 мм; Т = 180 мин.

5. Расчетная скорость резания

,

= 57,6; g_v = 0,7; x_v = 0,5; y_v = 0,2; и_v= 0,3; p_v = 0,3; т = 0,25;

[4], т 39, с. 288

;

; n_v = 0,95[4],т 2, с. 262;

;

[4], т 5, 6, с. 263;

м/мин.

6. Частота вращения фрезы:

мин^-1;

корректируем по станку п_д = 250 мин^-1.

7. Действительная скорость резания

м/мин.

8. Минутная подача

S_м = S_zzn_д = 0,1214250 = 421 мм/мин;

корректируем по станку S_мд =400 мм/мин.

9.Действительная подача на зуб

мм/зуб.

10. Главная сила резания:

,

=30; x_p = 0,83; y_p = 0,65; и_р = 1,0;

_р = 0; д_р = 0,83; [4], т. 41, с 291.

; [4],т. 9, с 264.

n_p = 0,55;

;

H.

11. Мощность резания

кВт.

12.Проверка достаточности мощности:

N_шп = N_д = 7,5  0,8 = 6,0 кВт;

N_рез  N_шп; 2,2  6,0;

т.е. обработка возможна.

13.Основное время:

;

L = l + y + 

мм.

 = 1 … 5 мм; принимаем  = 2,5 мм.

L = 225 + 9,6 + 2,5 = 237,1 мм.

мм.

4.2. Установление оптимальных режимов резания при

фрезеровании плоскостей с помощью нормативной

литературы

Пример

Данные предыдущего примера:

станок 6Т82Г; получистовое фрезерование.

В = 65 мм; l = 225 мм; h = 1,5 мм; R_а = 3,2 мм

Материал СЧ10; 170 НВ.

Отсутствие литейной корки.

Обработка без охлаждения

Решение

1. Выбираем фрезу и устанавливаем ее геометрические параметры:

а) цилиндрическая с мелким зубом ГОСТ 3752-73 [1], т.13, с. 259.

б) Д = 63 мм; L = 80мм; z = 14;

в) материал фреза Р6М5;

г) = 16;  = 10;  = 30;

2. Глубина резания t = h = 1,5 мм.

3. Подача [2], к. Ф – 3, с. 84

S_z = 0,25 … 0,35 мм/зуб;S_z = 0,3 мм/зуб;

для мелкозубых фрез

S_z = 0,5  0,3 = 0,15 мм/зуб;

для t < 2 мм; В > 50 мм.

4. Период стойкости [2] к. Ф – 3, с. 87

Т = 160 миндля Д = 63 мм.

5. Скорость резания [2], к. Ф – 4, с. 88…101

Для В = 65 ммS_z = 0,15 мм/зуб;

v_табл = 35 м/мин.

v_p = v_табл к₁к₂к₃

к₁= 1,2при;с. 90

к₂= 0,9; к₃= 0,9; с. 91

v_p = 35 · 1,2  0,9  0,9 = 34 м/мин

6.Частота вращения фрезы

мин^-1,

корректируем по станку п_д = 160 мин^-1.

7.Действительная скорость резания

м/мин

8. Минутная подача

S_м = S_z  z n_д = 0,1514160 = 336 мм/мин.

Корректируем по станку = 315 мм/мин.

9.Действительная подача на зуб

мм/зуб.

10.Мощность резания [2], к. Ф-5, с 101-103

;с. 101

Е = 0,06при ; с 102

к₁ = 1,0 при 170 НВ;с. 103

к₂ = 1,0; с. 103

кВт.

11. Проверка достаточности мощности

N_шп = N_д  = 7,50,8 = 6,0 кВт;

1,7  6,0 кВт,

т.е. обработка возможна.

12.Основное время

;

L = l + y +;y ;

мм;

 = 1 … 5 мм.Принимаем  = 2,5 мм.

L = 225 + 9,6 + 2,5 = 237,1 мм

мин.

4.3. Аналитический расчет режимов

резания при фрезерованииплоскостей

торцевой фрезой

Пример

На вертикально - фрезерном станке 6Т13 фрезеруется плоскость:

В = 100мм; l = 320 мм; h = 4 мм;

материал СЧ25; 210 НВ; литье с коркой. Обработка черновая.

Решение

1. Выбираем фрезу и устанавливаем значение ее геометрических элементов:

а) фреза торцевая, со вставными ножами из твердого сплава ВК8

[1]т. 7, с. 251

б) углы режущей части

[1]т. 4, с. 248

 = 0;  = 12;  = +15; ₀ = 20; = 5;

в) Диаметр фрезы

Д = (1,2 … 15) В

Д = 1,25100 = 125 мм.

По ГОСТ 8529-78 выбираем фрезу с размерами:

Д = 125 мм; В_фр = 55 мм; d = 40 мм; z = 8[1]т. 14, с. 263

2. Глубина резания

t = h = 4 мм.

3.Подача [4]т. 33, с. 283 при черновой обработке

S_z = 0,20 … 0,29 мм/зуб;

S_z = 0,29 мм/зуб.

4.Период стойкости [4]т. 40, с. 290.

для Д = 125 ммТ = 240 мин.

5.Расчетнаяскорость резания

,

С_v= 445; д_v = 0,2; x_v = 0,15; y_v = 0,35; u_v = 0,2; p_v = 0; m = 0,32; [4] т.39, с 286…289

.

;

n_v = 1,25 ;[4] т.2, с262

;

=0,8; [4] т.5, с263

=0,83; 4] т.6, с263

=1,1; 4] т.39, с290

мин.

6. Расчетная частота вращения фрезы

мин^-1;

корректируем по станку

n_д = 160 мин^-1.

7.Действительная скорость резания

м/мин.

8.Минутная подача

S_м = S_zzn_z = 0,29  8  160 = 371 м/мин.

Корректируем по станку = 315 м/мин.

9.Действительная подача на зуб

мм/зуб.

10. Главная сила резания

,

С_р = 54,5; x_p = 0,9; y_p = 0,74; u_p = 1,0; _р = 0; д_р = 1,0. [4] т. 41, с. 291

; [4] т. 9, с. 264.

п_р = 1,0;

;

Н.

11. Мощность резания

кВт.

12. Проверка достаточности мощности

N_рез  N_шп;

N_шп.= N_д = 1,00,8 = 8 кВт;

7,8  8;

обработка возможна.

13. Основное время

.

Рис. 4.3.1. Схема фрезерования плоскости

L = l + y +;

мм;

 = 3 мм.

Тогда L = 320 + 25 + 3 = 348 мм.

мин.