Проектирование фасонного резца

Исходные данные:

Тип резца - круглый, внутренний

Материал детали - сталь 12ХМФ

Определение конструктивных элементов резца.

Габаритные размеры и размеры элементов крепления резца выбирают в зависимости от

наибольшей глубины профиля обрабатываемой детали.

t_max = d_max - d_min / 2,

где d_max , d_min - наибольший и наименьший обрабатываемые диаметры.

t_max = 170 - 138 / 2 = 16 мм

Для внутренней обработки диаметр круглого резца должен быть не более 0.75 наименьшего

обрабатываемого им диаметра детали.

Рабочая ширина резца L_p, кроме основной режущей части, образующей форму обрабатываемой

детали, имеет дополнительные режущие кромки. Они предназначены для подготовки отрезки

детали от прутка и для обработки фасок.

Кроме того, режущие кромки, обрабатывающие фаски, имеют перекрытие, а резец заканчивается

упрочняющим участком.

L_p = l_g + b + b₁ + c + a,

где l_g - длина фасок поверхности детали;

b - ширина лезвия под отрезку = 5мм;

b₁=c=1 мм - величина перекрытия;

a =3 мм - ширина упрочняющего участка.

L_p = 39 + 5 + 1 + 3 = 48 мм

Выбор геометрических параметров

Величины переднего g₁ и заднего a₁ углов принимают в зависимости от обрабатываемого материала для основной точки профиля резца, обрабатывающей наибольший диаметр детали.

учитывая это, выбираем:

передний угол g₁ = 14°

задний угол a₁ = 15°

Расчет профиля резца

Расстояние от оси детали до следа передней поверхности резца:

h_g = r₁ * sin g₁ = 85 * sin 15° = 21.9996 мм

Вспомогательный параметр

A₁ = r₁ * cos g₁ = 85 * cos 15° = 82.1 мм

Угол заточки резца:

e₁ = g₁ + a₁ = 15 + 15 = 30°

Передний угол в текущей точке:

g_i = arcsin h_g/r_i , °

g₂ = arcsin 21.9996 / 71 = 18.047

g₃ = arcsin 21.9996 / 69 = 18.59

g₄ = arcsin 21.9996 / 69 = 18.59

g₅ = arcsin 21.9996 / 77 = 18.59

g₆ = arcsin 21.9996 / 69 = 18.59

g₇ = arcsin 21.9996 / 69 = 18.59

g₈ = arcsin 21.9996 / 70 = 18.317

Вспомогательный параметр:

A_i = r_i * cos g_i ,°

A₁ = 85 * cos 15.011 = 82.099

A₂ = 71 * cos 18.047 = 67.510

A₃ = 69 * cos 18.590 = 65.390

A₄ = 69 * cos 18.590 = 65.390

A₅ = 77 * cos 16.600 = 73.790

A₆ = 69 * cos 18.047 = 65.390

A₇ = 70 * cos 18.047 = 65.390

A₈ = 85 * cos 18.317 = 66.450

Глубина профиля резца по передней поверхности для i-той точки:

C_i = - (A_i - A₁), мм

C₁ = 0

C₂ = - ( 67.51 - 82.099 ) = 14.6

C₃ = - ( 65.39 - 82.099 ) = 16.7

C₄ = - ( 65.39 - 82.099 ) = 16.7

C₅ = - ( 73.79 - 82.099 ) = 8.3

C₆ = - ( 65.39 - 82.099 ) = 16.7

C₇ = - ( 65.39 - 82.099 ) = 16.7

C₈ = - ( 66.45 - 82.099 ) = 15.7

Расстояние от точки оси резца до следа его передней поверхности:

h_p = R₁ * sin e₁

где D₁ = 0.75d₂ ; D₁ = 104.25 ; R₁ = 52 мм

h_p = 52 * sin 30° = 26 мм

Вспомогательный параметр

B_i = B₁ - l_i ,мм

где B₁ = R₁ * cos e₁ = 52 * cos 30° = 45.03 мм

Подставив известные величины, получаем:

B₂ = 45.03 - 14.6 = 30.4

B₃ = 45.03 - 16.7 = 28.3

B₄ = 45.03 - 16.7 = 28.3

B₅ = 45.03 - 8.3 = 36.73

B₆ = 45.03 - 16.7 = 28.3

B₇ = 45.03 - 16.7 = 28.3

B₈ = 45.03 - 15.7 = 29.3

Суммарный угол в i-той точке профиля резца:

e_i = arctg h_p / B_i ,°

e₁ = 30°

e₂ = arctg 26/ 30.4 = 40.54

e₃ = arctg 26/ 28.3 = 42.57

e₄ = arctg 26/ 28.3 = 42.57

e₅ = arctg 26/ 36.73 = 35.29

e₆ = arctg 26/ 28.3 = 42.57

e₇ = arctg 26/ 28.3 = 42.57

e₈ = arctg 26/ 29.3 = 41.58

Задний угол в рассматриваемой i-й точке резца:

a_i = e_i - g_i , °

a₁ = 15

a₂ = 40.54 - 18.047 = 22.493

a₃ = 42.57 - 18.59 = 23.98

a₄ = 42.57 - 18.59 = 23.98

a₅ = 35.29 - 16.6 = 18.69

a₆ = 42.57 - 18.59 = 23.98

a₇ = 42.57 - 18.59 = 23.98

a₈ = 41.58 - 18.317 = 23.26

Радиус резца в i-й точке:

R_i = h_p / sin e_i ,мм

R₁ = 26 / sin 30 = 52

R₂ = 26 / sin 40.54 = 40.001

R₃ = 26 / sin 42.57 = 38.434

R₄ = 26 / sin 42.57 = 38.434

R₅ = 26 / sin 35.29 = 45.005

R₆ = 26 / sin 42.57 = 38.434

R₇ = 26 / sin 42.57 = 38.434

R₈ = 26 / sin 41.58 = 39.176

Глубина профиля резца в i-й точке:

t_i = R₁ - R_i , мм

t₁ = 0

t₂ =52 - 40.001 = 11.999

t₃ =52 - 38.434 = 13.566

t₄ =52 - 38.434 = 13.566

t₅ =52 - 45.005 = 6.995

t₆ =52 - 38.434 = 13.566

t₇ =52 - 38.434 = 13.566

t₈ =52 - 39.176 = 12.824

Профилирование круглого резца.

Вычерчиваем профиль резца в масштабе. На профиле отмечаем характерные точки 1 ... 10, на

тех участках, где профиль изделия параллелен его оси, характерными будут узловые точки.

Для каждой точки определяем расстояние до нее от одного из торцов детали l_i и радиус r_i.

Получаем проекции всех угловых точек на оси детали 1`... 10` . Из центра изделия проводим

окружности с радиусами r₁,r₂,...

На оси детали находим основную точку, находящуюся на пересечении профиля детали и наи-

большего обрабатываемого радиуса резца.

Через основную точку под углом g1 к оси детали проводим прямую N-N, которая является

следом от передней поверхности резца. Найдем положение характерных точек на передней поверхности резца. Для этого из центра детали проводим радиусы O_g1` ,O_g2’... На пересечении

этих радиусов с прямой N-N получаем соответствующие точки 1``,2``...

Для построения профиля резца переносим эти точки на ось O_p-O_p` радиусами R₁ ,R₂ ... из центра O_p. Обозначим эти точки 1```,2```...

Для получения профиля круглого резца в радиальном сечении, спроецируем эти точки на гори

зонтальную проекцию детали до пересечения с перпендикулярами ее оси, проходящими через точки 1,2 ...

Профиль обрабатываемых деталей состоит из следующих участков:

два конических, торовидный и цилиндрический.

Из-за несовпадения радиальных сечений изделия и резца, размеры конических и торовидного участков будут отличаться.

Если точность изготовления деталей невысока (11 квалитет и грубее), то конический участок

профиля строят по крайним точкам, тогда угол этого участка находят:

j = arctg t/l

где t - глубина профиля резца на коническом участке

l - расстояние между крайними точками конического участка профиля вдоль оси детали.

j = arctg 1 / 1 = 45°

j = arctg 14.5 / 15 = 44°1`30``

Определим радиус профиля фасонного резца:

r = ( t²₁ + x²₀ ) / 2t₁ = 7² +7² / 14 = 7 мм

Исследование геометрии резца

Для исследования геометрии фасонного резца необходимо провести анализ изменения величин

углов вдоль его режущих кромок. Величины передних и задних углов в нормальной плоскости

к рассматриваемой точке фасонного профиля резца находят по формулам:

a_ni = arctg ( tg a_i * sin j_i ),

g_ni = arctg ( tg g_i * sin j_i ),

где g_i - угол между касательной к режущей кромке в рассматриваемой точке и прямой,

перпендикулярной к оси резца.

В узловых точках 1 и 2 углы g1= g2 = 90° - 90° = 0

a_n1,2 = arctg (tg 16.3 * sin0) = 0

g_n1,2 = arctg ( tg 15.7 * sin0) = 0

Поэтому соответствующий участок заменим прямой.

Построим график изменения углов по всему контуру.

Материал фасонного резца, допуски на размеры и технические

требования.

В качестве материала для изготовления фасонного резца следует применять быстрорежущую

сталь или твердый сплав. Выбираем твердый сплав Т15К6.

Определяем допуски на диаметральные размеры:

- размер 140 Js12, T` = 0.4 2T = 0.25*0.4 = 0.1 мм T = 0.1/2 = 0.05 мм

- размер 170 Js9 , T` = 1 2T = 0.25*1 = 0.25 мм T = 0.25/2 = 0.125 мм

Определяем допуски на линейные размеры:

- размер 39 h14 , T` = 0.4 T = 0.4 * 0.5 = 0.2 мм

- размер 4 H12 , T` = 0.12 T = 0.12 * 0.5 = 0.6 мм

- размер 14 H12 , T` = 0.18 T = 0.18 * 0.5 = 0.9 мм

- размер 2 H12 , T` = 0.12 T = 0.12 * 0.5 = 0.6 мм

- размер 15 H12 , T` = 0.18 T = 0.18 * 0.5 = 0.9 мм

Допуски наружного диаметра выбираем по h9, а диаметр под оправку H7

Определение ресурса работы резца

Обеспечение производства режущим инструментом возможно только на базе технически

обоснованных нормативов его расхода, которые нетрудно установить, зная ресурс работы

инструмента; определяемый по формуле:

T₁ = ( n + 1 ) * T,

где n - количество переточек инструмента;

T - стойкость инструмента между переточками;

n = M / h_u

где M - величина допустимого стачивания;

h_u - величина стачивания до 1-й переточки.

Величина допустимого стачивания:

M = 0.83*pD - 10

где D - наружный диаметр круглого резца.

M = 0.83 * p * 90 - 10 = 224.6

n = 224.6 / 1.5 = 149.8

T₁ = ( 149.8 + 1) *2.25 = 339.3