9

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕННСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ И ИНСТРУМЕНТЫ»

Практическое занятие №1

по дисциплине «Режущий инструмент»

«Проектирование круглых фасонных резцов»

Преподаватель: Демидов В.В.

Задание:

Спроектировать круглый фасонный резец (КФР) с радиальной подачей для обработки детали по эскизу (рис.1); обрабатываемый материал – сталь 45; ; точность осевых размеров Js12.

Рис. 1. Эскиз детали

Решение задачи

Изображаем в произвольном масштабе схему обработки детали фасонным резцом (ФР), на которой изображаем профиль детали (ПД) с осевой шириной ℓ_д и обрабатывающий этот профиль ФР с учетом «перекрытия обработкой профиля детали с осевой шириной ℓ_д», - получаем исходный профиль детали (ИПД), на основе которого будем проектировать ФР.

Рис. 2. Схема обработки детали фасонным резцом

Фасонные детали, являющиеся телами вращения, изготавливают на станках- автоматах или полуавтоматах из прутков длиной до 6 м, которые проходят через полый шпиндель станка до упора торцем прутка. Со стороны этого торца прутка ФР шире осевой ширины профиля детали на 0,5…1 мм для перекрытия обработкой профиля детали - принимаем 1 мм (рис. 2, расстояние 6-7); с противоположенной стороны ФР шире осевой ширины профиля детали на 2…4 мм для подготовки поверхности на прутке для отрезного резца - принимаем 4 мм (рис. 2, расстояние 3-4).

Таким образом, ширина ИПД , равная ширине ФР В, будет равна:

мм. На ИПД обозначаем характерные точки – это точки сопряжения одних элементарных участков ИПД с другими. Окружности ИПД, проходящие через его характерные точки, будем называть характерными окружностями. Одна из характерных точек является базовой – присваиваем ей №1. Характерную окружность ИПД, проходящую через базовую точку, будем называть базовой окружностью ИПД. В точке режущей кромки ФР , обрабатывающей базовую окружность ИПД, значения переднего и заднего углов в статической системе координат назначают по справочной литературе.

В остальных характерных точках ИПД в общем случае значения переднего и заднего углов могут отличаться от значений углов и .

За базовую точку принимается следующая характерная точка ПД:

1) при наличии на ПД точного конического участка (для получения точного конуса ) – на меньшем диаметре этого конического участка (точка №1 на рис. 2);

2) при отсутствии на детали точного конического участка или отсутствии на ПД

конического участка вообще (в этих случаях ) – на меньшем диаметре ПД (например, точка №5 или №6 на рис. 2).

После определения на схеме обработки детали фасонным резцом базовой точки – характерной точки №1, присваиваем номера остальным характерным точкам, руководствуясь следующими рекомендациями:

1) при номера остальных характерных точек проставляются от точки №1 сначала в сторону большего диаметра точного конуса детали (точки №2, №3, №4 на рис. 2), а затем в противоположную от точки №1 сторону (точки №5, №6, №7 на рис. 2);

2) при номера остальных характерных точек проставляются от точки №1 сначала вправо, а затем в противоположную от точки №1 сторону.

Промежуточные характерные точки, находящиеся на отрезках прямых линий ИПД (№3 и №6 на рис. 2), можно исключить из дальнейшего решения задачи, так как концы этих участков заданы другими характерными точками (для точки №3 – точками №2 и №4; для точки №6 – точками №5 и №7).

Определяем внутренний (посадочный) D₀ и базовый D₁ диаметры КФР (базовый диаметр D₁ – это диаметр окружности КФР, проходящий через базовую точку ПД ).

При ширине КФР В больше 30 мм рекомендуется применять его двустороннее крепление, иначе – одностороннее (консольное) крепление.

Так как ширина КФР В = 53 мм больше 30 мм , принимаем двустороннее крепление КФР и определяем расчетное значение его посадочного диаметра D₀ по соответствующей формуле:

,

где - касательная составляющая силы резания:

,

где - часть силы , приходящаяся на один миллиметр длины режущей кромки КФР.

По табл. 2 на с. 6 в зависимости от выбранной радиальной подачи КФР S, определяем значение : выбираем рекомендуемую подачу S = 0,06 мм/об, при которой =260 Н/мм.

Тогда Н.

мм.

По табл.1 на с. 5 выбираем ближайшее стандартное значение посадочного диаметра : мм, которому соответствует базовый диаметр КФР мм (соответственно базовый радиус КФР мм).

Проверяем оправку КФР на прочность. Для этого определяем напряжение , возникающее в оправке, и сравниваем его с допускаемыми напряжениями , определяемыми по формуле:

, (1)

где значение изгибающего и крутящего моментов определяются по формулам:

для одностороннего (консольного) крепления КФР:

для двустороннего крепления КФР: ,

где ℓ - длина оправки КФР до места ее закрепления в державке КФР (для одностороннего крепления КФР) или - длина оправки КФР между местами ее закрепления в державке КФР (для двустороннего крепления КФР):

мм, где (5…10) мм – это зазор между торцем (торцами) КФР и местом (местами) закрепления его оправки в державке КФР , принимаем его равным 10 мм ), т.е. мм.

; .

- осевой момент сопротивления сечения оправки КФР

мм³.

Тогда по формуле (1) получаем

.

Для конструкционных сталей 40, 40Х, 45, из которых рекомендуется изготавливать оправку допускаемые напряжения . Так как , то прочность оправки обеспечена.

Если прочность оправки не обеспечивается, то рекомендуется предпринять одно или несколько из следующих действий:

1. уменьшить диаметр D₁ до следующего значения по табл. 1, не меняя диаметр D₀;

2. увеличить D₀ до следующего значения по табл. 1, не меняя диаметр D₁;

3. увеличить одновременно диаметры D₀ и D₁ до следующих значений по табл. 1;

4. выбрать более прочный материал оправки с большим допускаемым напряжением;

5. одностороннее (консольное) крепление КФР заменить двусторонним креплением;

6. уменьшить подачу S с целью уменьшения , что приведет к уменьшению , , и ;

7. отказаться от обработки детали одним КФР и обработать деталь последовательно двумя или более КФР.

Заменяем условные обозначения предельных отклонений диаметров и осевых размеров профиля детали на их численные значения по справочникам и определяем радиусы характерных точек на ИПД с их отклонениями и допуски на эти радиусы и осевые размеры:

; ; ;

; ; ;

; ; ;

5Js12 = 5 0,06; ;

48Js12 = 48 0,125; ;

30Js12 = 30 0,105; .