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.
tmax = dmax - dmin / 2,
где dmax , dmin - наибольший и наименьший обрабатываемые диаметры.
tmax = 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 Lp, 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.
Lp = lg + b + b1 + c + a,
где lg - длина фасок поверхности детали;
b - ширина лезвия под отрезку = 5мм;
b1=c=1 мм - величина перекрытия;
a =3 мм - ширина упрочняющего участка.
Lp = 39 + 5 + 1 + 3 = 48 мм
Выбор геометрических параметров
Величины переднего ?1 и заднего ?1 углов принимают в зависимости от обрабатываемого материала для основной точки профиля резца, обрабатывающей наибольший диаметр детали.
учитывая это, выбираем:
передний угол ?1 = 14?
задний угол ?1 = 15?
Расчет профиля резца
Расстояние от оси детали до следа передней поверхности резца:
hg = r1 ? sin ?1 = 85 ? sin 15? = 21.9996 мм
Вспомогательный параметр
A1 = r1 ? cos ?1 = 85 ? cos 15? = 82.1 мм
Угол заточки резца:
?1 = ?1 + ?1 = 15 + 15 = 30?
Передний угол в текущей точке:
?i = arcsin hg/ri , ?
?2 = arcsin 21.9996 / 71 = 18.047
?3 = arcsin 21.9996 / 69 = 18.59
?4 = arcsin 21.9996 / 69 = 18.59
?5 = arcsin 21.9996 / 77 = 18.59
?6 = arcsin 21.9996 / 69 = 18.59
?7 = arcsin 21.9996 / 69 = 18.59
?8 = arcsin 21.9996 / 70 = 18.317
Вспомогательный параметр:
Ai = ri ? cos ?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:
Ci = - (Ai - 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:
hp = R1 ? sin ?1
где D1 = 0.75d2 ; D1 = 104.25 ; R1 = 52 мм
hp = 52 ? sin 30? = 26 мм
Вспомогательный параметр
Bi = B1 - li ,мм
где B1 = R1 ? cos ?1 = 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:
?i = arctg hp / Bi ,?
?1 = 30?
?2 = arctg 26/ 30.4 = 40.54
?3 = arctg 26/ 28.3 = 42.57
?4 = arctg 26/ 28.3 = 42.57
?5 = arctg 26/ 36.73 = 35.29
?6 = arctg 26/ 28.3 = 42.57
?7 = arctg 26/ 28.3 = 42.57
?8 = arctg 26/ 29.3 = 41.58
Задний угол в рассматриваемой i-й точке резца:
?i = ?i - ?i , ?
?1 = 15
?2 = 40.54 - 18.047 = 22.493
?3 = 42.57 - 18.59 = 23.98
?4 = 42.57 - 18.59 = 23.98
?5 = 35.29 - 16.6 = 18.69
?6 = 42.57 - 18.59 = 23.98
?7 = 42.57 - 18.59 = 23.98
?8 = 41.58 - 18.317 = 23.26
Радиус резца в i-й точке:
Ri = hp / sin ?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:
ti = R1 - Ri , 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 li и радиус ri.
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 ?1 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 Og1` ,Og2’... На пересечении
этих радиусов с прямой N-N получаем соответствующие точки 1``,2``...
Для построения профиля резца переносим эти точки на ось Op-Op` радиусами R1 ,R2 ... из центра Op. 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:
? = arctg t/l
где t - глубина профиля резца на коническом участке
l - расстояние между крайними точками конического участка профиля вдоль оси детали.
? = arctg 1 / 1 = 45?
? = arctg 14.5 / 15 = 44?1`30``
Определим радиус профиля фасонного резца:
? = ( 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:
?ni = arctg ( tg ?i ? sin ?i ),
?ni = arctg ( tg ?i ? sin ?i ),
где ?i - угол между касательной к режущей кромке в рассматриваемой точке и прямой,
перпендикулярной к оси резца.
В узловых точках 1 и 2 углы ?1= ?2 = 90? - 90? = 0
?n1,2 = arctg (tg 16.3 ? sin0) = 0
?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` = 12T = 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 / hu
где M - величина допустимого стачивания;
hu - величина стачивания до 1-й переточки.
Величина допустимого стачивания:
M = 0.83??D - 10
где D - наружный диаметр круглого резца.
M = 0.83 ? ? ? 90 - 10 = 224.6
n = 224.6 / 1.5 = 149.8
T1 = ( 149.8 + 1) ?2.25 = 339.3