Проектирование и расчет концевой фрезы
Оглавление
Введение
1. Выбор стандартного режущего инструмента
. Аналитический обзор и выбор инструментальной оснастки
3. Проектирование и расчет специального режущего инструмена концевой фрезы
.1 Конструктивное исполнение
.2 Инструментальный материал
.3 Геометрические параметры
.4 Конструктивные параметры
.5 Назначение режимов резания
Заключение
Библиографический список
Введение
Сущность технологии изготовления деталей машин состоит в последовательном использовании различных технологических способов воздействия на обрабатываемую заготовку с целью придания ей заданной формы и размеров указанной точности.
Одним из таких способов является механическая обработка заготовок резанием. Она осуществляется металлорежущим инструментом и ведётся на металлорежущих станках.
Все способы и виды обработки металлов основаны на срезании припуска и преобразования его в стружку, составляют разновидности, определяемые термином «резание металлов».
Наивыгоднешим режимом резания называется такой, при котором обеспечиваются наибольшая производительность и наименьшая себестоимость обработки при этом не нарушая качества изделия.
При назначении элементов режима резания необходимо наиболее полно использовать режущие свойства инструмента, а также кинематические и динамические данные станка. При этом должно быть обеспечено заданное качество обработанной детали. Назначение режима резания - это выбор скорости, подачи и глубины резания, обеспечивающий требуемый период стойкости инструмента.
Выбор метода расчёта диктуется конкретными условиями. В основном это затраченное время и качество обработки. Для этого выпущено достаточное количество литературы, которое с изменением технологии и новыми требованиями всё больше пополняется. Необходимо правильно в них ориентироваться и более точно использовать их по назначению.
1. Выбор стандартного режущего инструмента
При разработке технологического процесса механической обработки заготовки выбор режущего инструмента, его вида, конструкции и размеров в значительной мере предопределяется методами обработки, свойствами обрабатываемого материала, требуемой точностью обработки и качества обрабатываемой поверхности заготовки.
При выборе режущего инструмента необходимо стремиться принимать стандартный инструмент, но, когда целесообразно, следует применять специальный, комбинированный, фасонный инструмент, позволяющий совмещать обработку нескольких поверхностей.
Рисунок 1 - Эскиз детали "Штревель"
Если технологические особенности детали не ограничивают применения высоких скоростей резания, то следует применять высокопроизводительные конструкции режущего инструмента, оснащенного твердым сплавом, так как практика показала, что это экономически выгодней, чем применение быстрорежущих инструментов. Особенно это распространяется на резцы (кроме фасонных, малой ширины, автоматных), фрезы, зенкеры, конструкции которых оснащены твердым сплавом.
Рисунок 2 - Обрабатываемые поверхности заготовки
При изготовлении детали «Штревель» можно использовать стандартный режущий инструмент.
Для обработки поверхностей 1: для проходного контурного точения, снятия фаски и подрезки торца инструмент марки SECO (проходной резец с СМП). Чертеж и таблица размеров изображены на рисунке 3.
Рисунок 3 - Чертеж и таблица размеров проходного резца
Для обработки поверхностей 4: для нарезания канавок, канавочные резцы с СМП марки SECO. Чертеж и таблица размеров изображены на рисунке 4.
Рисунок 4 - Чертеж и таблица размеров канавочного резца
Для отрезания выточеной детали от прутка используется отрезной резец с СМП марки SECO. Чертеж и таблица размеров изображены на рисунке 5.
Рисунок 5 - Чертеж и таблица размеров отрезного резца
Для обработки поверхностей 2: при фрезеровании хвостовика применяется фреза для обработки врезанием с СМП. Чертеж и таблица размеров изображены на рисунке 6.
Рисунок 6 - Чертеж и таблица размеров врезной фрезы
фреза резание шпоночный сталь
2. Аналитический обзор и выбор инструментальной оснастки
Процесс токарной обработки детали «Штревель Ду-125/100.00.07» происходит на токарно-револьверных станках с ЧПУ «FTC-20» и «HAAS». При работе на этих станках при выполнении токарных операций в качестве инструментальной оснастки используется револьверная головка c 8-и позиционным инструментальным диском, а так же резцедержатели неподвижных инструментов, применяемых для наружной обработки и отрезания заготовки. В ходе работы станка заняты лишь четыре из восьми инструментальных позиций, остальные предусмотрены для переналадки станка. Достоинства: быстрое переключение позиций инструментов, высокая надежность крепления инструмента, возможность использовать многие комбинации инструментов и державок.
Рисунок 7 - Державка для проходного резца
Процесс токарной обработки происходит на вертикально-фрезерных станках с ЧПУ фирм «HAAS» и «ХК7145А». При работе на этих станках в качестве инструментальной оснастки применяются применяются: для концевой шпоночной фрезы гидравлический патрон «Pramet» с регулируемым прижимным винтом и насадным винтом, а так же переходная втулка; для врезной фрезы на этом станке применяется оправка модульной системы «Pramet» с отверстием под резьбовой хвостовик врезной фрезы.
Рисунок 8 - Державка для канавочного резца
Рисунок 9 - Державка для отрезного резца
Рисунок 10 - Гидравлический патрон
Размеры патрона: L = 148,4 мм, А = 80 мм, 47 мм, 52 мм,
Рисунок 11 - Оправка модульной системы
Размеры оправки: L = 146,4 мм, А = 78 мм, l = 50, d = 6,5 мм, , , М = М6.
3. Проектирование и расчет специального режущего инструмента концевой фрезы
.1 Конструктивное исполнение
Рисунок 12 - Операционный эскиз обработки шпоночного паза
Для обработки шпоночных пазов используют как правило концевые (шпоночные) фрезы. Их конструктивное исполнение зависит от ширины обрабатываемого паза. Для данной ширины 8 мм целесообразно использовать составную двустороннюю фрезу с режущей частью из быстрорежущей стали марки Р9К5 ГОСТ 19265-73 (HRC 62..64), а корпусом из конструкционной стали 40Х ГОСТ 5632-72 (HRC 32…45).
Данный инструмент в свете свих малых габаритов невозможно выполнить сборным с СМП.
Хвостовик инструмента выполнен в виде конуса Морзе КМ1 ГОСТ Р 53002-2008 с центровым отверстием по ГОСТ 14034-74 и резьбовым посадочным отверстием , чертеж и геометрические параметры которого показаны на рисунке 13 и в таблице 1.
Рисунок 13 - Конус Морзе КМ-1
Таблица 1
.2 Инструментальный материал
В качестве материала режущей части выбираем быстрорежущую сталь Р9К5, которая предназначена для обработки высокопрочных, нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов. Данная сталь имеет пониженную склонность к перегреву, пониженную вязкость, повышенное сопротивление износу, пониженную шлифуемость. Материал заготовки Сталь 20Х13 ГОСТ 5632-72, её можно обрабатывать выбранной инструментальной сталью.
Характеристики стали:
)Химический состав: C - 0,9..1 %, Si - до 0,5 %, Mn - до 0,5 %, Ni - до 0,4 %, S - до 0,03%, P - до 0,03 %, Cr - 3,8..4,4 %, Mo до 0,1 %, W - 9..10 %, V - 2,3..2,7, Co - 5..:%.
)Твердость материала Р9К5 после отжига HB = 269.
3.3 Геометрические параметры
Руководствуясь справочником [7], проведем расчеты и подбор геометрических параметров фрезы.
Профиль зуба фрезы в нормальном сечении с обозначением всех геометрических параметров представлен на рисунке 14, где: высота зуба , где k=0,9..1,2; D (диаметр фрезы) = 8 мм; z (число зубьев фрезы).
α - задний угол = 20;
= α +(0..15)̊ = 30̊;
γ - передний угол = 10̊;
β - угол заострения = 60̊;
f = 1..2 мм;
r = (0,4..0,75)h = 2 мм;
R = (0,3..0,45)D = 3,2 мм;
Количество зубьев фрезы можно определить по формуле
где D - диаметр фрезы, - глубина фрезерования, - подача. Глубина фрезерования и подача подбираются в соответствии с ГОСТ 9472-90: = 4 мм, = 0,016..0,08 мм/об., принимаем = 0,07 мм. Принимаем z = 2 в соответствие с рекомендацией по числу зубьев для шпоночных фрез.
Рисунок 14 - Профиль зуба фрезы
.4 Конструктивные параметры
Рисунок 15 - Конструктивные параметры концевой фрезы
Конструктивные параметры принимаем в соответствии с рекомендациями из учебника [1].
L - длина фрезы = 89 мм;
l - длина режущей части = 19 мм;
d - диаметр фрезы = 8 мм;
ω - угол наклона винтовой канавки = 20̊;
- главный угол в плане = 90̊;
- вспомогательный угол в плане = 1̊.
.5 Назначение режимов резания
По справочнику [8] определим основные параметры режимов резания, необходимые для данной концевой фрезы. Определенная подача на зуб составляет =0,016..0,07 мм/зуб. Принимаем подачу, равную 0,07 мм/зуб. При данной подаче допустимая скорость резания составляет = 34..41 м/мин.
При данных значениях частота вращения шпинделя составляет
об/мин при V = 37,7 м/мин.
Главная составляющая силы резания определяется по формуле
где Cp = 82,5- коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и другие условия;p- общий поправочный коэффициент, представляющий собой произведение коэффициентов, отражающих состояние отдельных параметров, влияющих на величину силы резания,
Kр= Kmр Kvр Kgр Kjv= 0,7
mр=0,6 - коэффициент, учитывающий свойства материала обрабатываемой заготовки;vр= 1 - коэффициент, учитывающий скорость резания;gр= 1 - коэффициент, учитывающий величину переднего угла;jр= 1,15 - коэффициент, учитывающий величину угла в плане.
Значения поправочных коэффициентов Ср, Kmр, Kvр, Kgр, Kjр, Cp и показателей степеней x , y, u, q, w берем по учебнику [Баграмов Л.Г. Расчет режимов резания при фрезеровании. Методические рекомендации].
Крутящий момент определяется по формуле
- мощность резания = = = 0,08 кВт.
- мощность на шпинделе станка = ·КПД. Применяемый станок ХК7145А имеет максимальную мощность двигателя шпинделя 20 кВт и КПД 0,8. Следовательно, Nшп = 19,2 кВт, что удовлетворяет условию <.
Проверочный расчет показал, что мощности шпиндельного двигателя станка хватит для шпоночного паза заданных параметров.
Заключение
В данной работе был произведен выбор режущего инструмента и технологической оснастки для сверлильно-фрезерной операции, спроектирован режущий инструмент сверло-зенковка с СМП, а так же рассчитаны необходимые геометрические и конструктивные параметры этого режущего инструмента.
Все поставленные задачи были решены в полном объёме, цель курсового проекта - научиться проектировать специальный режущий инструмент при заданных условиях обработки и развить конструкторские навыки у студента - была достигнута.
Спроектированный режущий инструмент можно использовать при обработке деталей типа «Пробка» в крупносерийном и массовом производствах.
Библиографический список
1 Фельдштейн Е.Э. Режущий инструмент. Курсовое и дипломное проектирование / Е.Э. Фельдштейн, М.А. Корниевич, В.И. Шагун. - М.: Дизайн ПРО, 2002. - 320 с.
Общий каталог металлорежущего инструмента фирмы SECO.
Проектирование металлорежущего инструмента на ЭВМ: Учебное пособие для вузов / О.В. Таратынова. 2-е изд., доп. и перер. - М.: МГИУ, 2006. - 380с.
Семенченко И.И. Проектирование металлорежущих инструментов: Учеб. пособие для вузов / под ред. И.И. Семенченко, В.М. Матюшин, Г.Н. Сахаров. - М:. Москва: Машгиз, 1962 - 952 с.
Справочник конструктора - инструментальщика / Под общ. ред. В.А. Гречишникова и С.В. Кирсанова. - 2-е изд., перераб. доп. - М.: Машиностроение, 2006. - 542 с.
Справочник технолога - машиностроителя. в 2 т. / под общ. ред. А. Г. Косиловой и Р.К. Мещерикова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. -Т.2. - 542 с.
Ординарцев И.А. Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шевченко - М.: Машиностроение, 1987. - 830 с.
Локтев А.Д. Общемашиностроительные режимы резания в 2 т. / А.Д. Локтев, И.Д. Гущин, В.А. Батуев и др. - М.: Машиностроение, 1991. - 640 с.