2. Структура пояснительной записки к курсовому проекту

Основные разделы пояснительной записки:

Содержание

1. Проектирование фасонного (круглого, призматического) резца

2. Проектирование круглой протяжки

3. Проектирование машинного метчика

Список использованных источников

Приложения

Каждый из разделов 1 – 3 должен состоять из следующих подразделов:

• исходные данные (подраздел 1);

• проектная часть (подраздел 2);

• условия рациональной эксплуатации спроектированного (название) режущего инструмента (подраздел 3).

3. Методические рекомендации по проектированию режущих инструментов

3.1. Проектирование фасонных резцов

Методика проектирования фасонных резцов основного типа (без поворота осей) изложена в [1].

3.1.1.Исходные данные

Исходные данные для проектирования фасонного резца принимают по

[2], с учетом общих условия фасонного точения в соответствии с заданным вариантом задания, а также используют приведенные ниже методические рекомендации.

При проектировании фасонного резца учитывают особенности выполнения операции фасонного точения деталей из автоматных и конструкционных сталей: режим А - наибольшей производительности (скорость резания более 30 м/мин), режим Б - резание со скоростями не более 30 м/мин. При фасонном точении деталей из указанных материалов принимают условия режима А для нечетных вариантов заданий на проектирование и принимают условия режима Б для четных вариантов заданий.

Фасонное точение осуществляют на металлорежущих станках с использованием револьверной головки (для нечетных вариантов заданий) или поперечного суппорта (для четных вариантов заданий).

Исходные данные, используемые при проектировании фасонных резцов, с учетом развития технологических возможностей современного производства:

- достижимая точность размеров деталей при радиальном фасонном точении:

диаметральные размеры с полем допуска δ_СТ = 0,03-0,04 мм, осевые размеры с полем допуска δ_ОС = 0,015-0.03 мм;

- экономично достижимая точность изготовления размеров профиля фасонного резца δ_{i Т мин} = 0,010 мм.

- экономично достижимая точность изготовления размеров профиля фасонного резца δ_{i Т мин} = 0,010 мм.

По результатам анализа исходных данных в случае необходимости рассчитываются дополнительные размеры обрабатываемых поверхностей, которые будут использованы при проектировании фасонного резца.

В подразделе пояснительной записки по исходным данным для проектирования фасонного резца допуски на размеры детали и значения шероховатости приводят в соответствие с действующими стандартами. Допуски на свободные размеры принимают по 12 квалитету (система

отверстия). Для свободных диаметральных и радиусных размеров отклонения назначают в минус (h12), для линейных и угловых размеров назначают симметричные отклонения.

С учетом сказанного, в пояснительной записке выполняют три

рисунка с эскизами заданной детали: первый – с обозначениями указанных

параметров в соответствии с данными, приведенными в [4], второй - с обозначениями указанных параметров в соответствии с действующими ГОСТ [1, с.6 , рис.1, а]. Далее проводят необходимую подготовку исходных размеров детали для выполнения проектных процедур по профилированию фасонного резца в соответствии с [1,с. 5 - 10] и выполняют третий рисунок

с эскизом детали с координатной простановкой размеров [1, с.7, рис.1, в],

то есть формируют «эталонный» профиль детали, с размерами при симметричном расположении полей допусков, используемый в дальнейшем при расчетах.

При анализе технологичности детали необходимо проверить возможность получения заданной точности ее размеров при точении радиальным фасонным резцом, исходя из технологических возможностей применяемого металлорежущего станка, а также из точностных возможностей

инструментального производства при изготовлении фасонного резца.

Повышенная точность современных токарных станков обеспечивает получение диаметральных размеров деталей с величиной поля допуска δ_СТ до 0,03 мм при точении фасонными резцами, что может быть принято при курсовом проектировании в качестве предельной величины при оценке возможности обработки детали на станке, то есть

δ_{i мин}  δ_СТ , (1)

где δ_{i мин} – наименьшая величина поля допуска на диаметральные размеры детали.

Оценка возможности изготовления профиля фасонного резца для обработки заданной детали при принятых ограничениях может быть выполнена по методике, изложенной ниже (см. подраздел 3.1.2), из условия

(δ_i′ – δ_{i мин})  0,04 , (2)

где δ_{i мин} – минимальная величина допуска на диаметральные размеры детали,

δ_i ′ – величины полей допусков на диаметры детали, кроме диаметра с полем допуска δ_{i мин} .

Если условие (2) не выполняется, что возможно, например, при близких или равных величинах полей допусков на диаметральные размеры детали, то рассматривают предварительно предельную технологическую возможность изготовления профиля фасонного резца при искусственном уменьшении заданного минимального поля допуска на диаметральные размеры детали

до минимально допустимой величины δ_{i мин} = δ_СТ = 0,03мм (см.выше) из условия

(δ_i ′ – 0,03)  0,04 . (3)

При невыполнении условия (3) изготовление фасонного резца экономически нецелесообразно по соображениям значительного увеличения трудоемкости

изготовления и стоимости фасонного резца.

Для участков детали с произвольным криволинейным профилем назначают дополнительные узловые точки [1, с.8-9,]. Их число на таком участке профиля детали может быть уменьшено до трех, если необходимую кривую на профиле фасонного резца заменить дугой одной окружности без

снижения точности обработки детали. Такой прием часто используют на

практике с учетом реально достижимой точности обработки фасонными

резцами для упрощения правки шлифовального круга при изготовлении

профиля резца [1, с.21-23] и он может быть реализован при выполнении расчетов профиля фасонного резца в курсовом проекте.

3.1.2. Проектная часть

При проектировании фасонных резцов по результатам анализа исходных данных обосновываются конструктивные особенности резца, марка инструментального режущего материала (ИРМ), габаритные размеры резцов, геометрические параметры лезвия резца.

Наиболее часто фасонные резцы круглые изготавливают целиком, а призматические с рабочей частью из быстрорежущей стали по ГОСТ19042-80. При курсовом проектировании обосновывается выбор марки быстрорежущей стали, наиболее целесообразной для заданных условий фасонного точения.

При фасонном точении вследствие большой длины режущей кромки у резцов и возникающих больших сил при резании, а также наиболее часто консольном закреплении заготовки без роликовой опоры, выбирают минимальные величины подач на оборот S_O, обычно в пределах от 0,02 мм/об до 0,05 мм/об [5]. По этой причине при работе фасонными резцами повышение производительности резания по машинному времени, то есть увеличение минутной подачи S_МИН , может быть достигнуто практически только за счет повышения скорости резания.

Уменьшение штучного времени при выполнении операции фасонного точения может быть достигнуто также за счет увеличения периода стойкости резца и вследствие этого сокращения времени на замену и наладку резца на станке, отнесенного к обработке одной детали.

Если при фасонном точении автоматных и конструкционных сталей необходимо обеспечить режим наибольшей производительности при скоростях резания более 30 м/мин, то целесообразно применять быстрорежущие кобальтовые стали повышенной теплостойкости типа Р6М5К5 с износостойким покрытием (например, однослойное покрытие TiN, толщина которого обычно составляет 0,003…0,005 мм). По сравнению со сталью Р6М5 это позволяет повысить скорость резания на 30…50% [5] при сохранении нормативной стойкости фасонного резца.

В тех случаях, когда скорость резания не более 30 м/мин, экономически целесообразно при фасонном точении сталей с пределом прочности на растяжение s_В £ 850 МПа (НВ £ 280) применение быстрорежущей стали Р6М5, которая значительно дешевле и более технологична, чем кобальтовые стали, с износостойким покрытием (например, TiN). Применяют также быстрорежущие стали с увеличенным содержанием углерода и ванадия, обладающие повышенной износостойкостью. Например, сталь Р6М5Ф3, которая обладает износостойкостью на 30…40% большей, чем сталь Р6М5, но обладает худшей шлифуемостью [5].

При повышенных прочностных свойствах обрабатываемого материала, когда предел прочности на растяжение s_В > 850 МПа (НВ > 280), целесообразно применять быстрорежущие стали повышенной теплостойкости типа Р6М5К5 с износостойким покрытием [5].

При точении деталей из медных или алюминиевых сплавов нормативные скорости резания обеспечиваются при использовании фасонных резцов с рабочей частью из стали Р6М5.

При выборе габаритных размеров фасонных резцов учитывают, что максимальная высота (глубина) профиля резца t_Нδ , определяющая в соответствии с принятой методикой [1, с.12-13, табл. 2.1 и 2.2] указанные размеры, вычисляется как разность радиусов заготовки и минимального радиуса обрабатываемой детали.

При наличии дополнительных участков лезвия на правом участке профиля фасонного резца, выступающих за профиль обрабатываемой детали, например, как показано в [1, с.10, рис.3, участки лезвия «с» и «а»], их высоту и длину учитывают при расчете величин t_Нδ и L_Р фасонных резцов.

К геометрическим параметрам лезвия резцов относятся углы в плане, передние и задние углы, угол заострения , радиус округления режущего лезвия ρ.

Углы в плане на различных участках профиля фасонных резцов φ_i определяются параметрами профиля детали и не могут быть изменены.

При выборе исходного (базового) переднего угла γ_О учитывают группу обрабатываемого материала и его механические свойства[1, с.14-15,табл.2.3]. Проводится проверка допустимости выбранного γ_О по условиям работы фасонного резца.

Границы допустимых значений исходных (базовых) задних углов α_О одинаковы для всех обрабатываемых материалов, приведенных в [1, с.15, табл.2.3]. Причины этого в следующем. При минимальных α_О можно более точно изготовить деталь, однако при этом на резкоочерченных участках профиля фасонного резца, включая участки с дополнительными режущими кромками, задние углы α_φi [1, с.15, рис.6] могут получиться меньше 2⁰ – 5⁰, что неприемлемо из-за резкого увеличения интенсивности износа резцов на таких участках и, как следствие, низкой стойкости их. По этой причине проводят проверку величины угла α_φi на наиболее неблагоприятных участках профиля фасонного резца. При малой величине углов α_φi увеличить их можно (без поворота осей фасонного резца) только путем увеличения угла α_О в допустимых пределах.

Исключение составляют участки профиля детали, где угол φ_i = 0⁰ _. Для уменьшения трения таких участков лезвия о деталь используют при проектировании резца конструктивные решения, приведенные в [1, с.17, рис.7].

Производственным фактором, влияющим на выбор величины α_О , является величина установочного заднего угла в приспособлении α_П для закрепления фасонного резца на станке. Если нет особых требований, то на практике принимают α_О = α_П .

При курсовом проектировании величину угла α_О можно первоначально принимать в пределах 10⁰ – 12⁰ с последующей проверкой величин углов α_φi на неблагоприятных участках профиля фасонного резца.

Величина угла заострения  влияет на прочность режущего лезвия и условия теплоотвода из зоны резания и она не должна быть меньше минимально допустимых значений [1, с.16].

Фасонные резцы работают, как правило, в весьма напряженных условиях. Большая протяженность режущих кромок и часто неблагоприятные условия формирования стружки приводят большой напряженности процесса резания и возникновению больших нагрузок на лезвие. В таких условиях важным фактором улучшения условий резания является повышение остроты режущих кромок , то есть уменьшение радиуса округления режущего лезвия ρ. При качественной заточке режущего лезвия обеспечивается минимальной величина ρ в пределах 0,01 – 0,04 мм. Обычно эти требования не указываются на чертеже фасонного резца, но указанные величины ρ обеспечиваются при шероховатости задней и передних поверхностей резца Rа  0,4 мкм. Следует заметить, что нанесение износостойких покрытий на режущее лезвие несколько увеличивает величину ρ, то есть снижает остроту режущих кромок инструмента, что при особо высоких требованиях к качеству обработанной поверхности учитывают на практике.

Коррекционный расчет профиля фасонного резца проводится только для высотных размеров профиля в базовых точках. По результатам расчетов формируются высотные размеры (глубины) профиля фасонного резца относительно участка профиля, формирующего базовый (наименьший) диаметр детали. Если на профиле детали имеются участки на которых диаметральные размеры совпадают с диаметральными размерами заготовки (прутка), то для таких участков глубины профиля берут на 0,5мм больше, чем радиус заготовки, чтобы исключить резание с «нулевой» толщиной среза, что может вызвать быстрый (ненормативный) износ этого участка лезвия фасонного резца.

Осевые размеры профиля резца соответствуют осевым размерам «эталонного» профиля детали, то есть с координатной простановкой осевых размеров.

Допуски на осевые размеры профиля фасонного резца принимают в пределах 0,3-0,5 от величины наименьшего допуска на осевые размеры детали с учетом достижимой точности обработки δ_ОС (см. раздел 3.1.1).

Расчет допусков на высоты участков профиля фасонного резца выполняется в базовых точках профиля.

Все высоты профиля фасонного резца, которые при коррекционных расчетах рассчитывались от базового участка профиля, обеспечивающего получение базового (наименьшего) диаметра детали, пересчитываются и измеряются от участка профиля, обеспечивающего получение настроечного диаметра детали [1, c.26], что отражается на рабочем чертеже фасонного резца. Если этот участок совпадает с базовым, то пересчет глубин профиля фасонного резца не проводится.

В качестве настроечного диаметра обычно выбирают диаметр детали с наименьшей величиной поля допуска, которое обозначают δ_Н.

Формула для расчета допусков δ_{i Т} на высоты участков профиля фасонного резца с учетом выделения 50 % погрешностей на изготовление фасонного резца и 50% на погрешности при обработке детали от суммарной погрешности обработки [1, c.28]

δ_{i Т} = (δ_i - δ_Н ) / 4, (4)

где δ_i – допуск на диаметр детали на рассматриваемом участке профиля,

δ_Н – допуск на настроечный диаметр детали (δ_Н  0,03 мм).

Условие возможности изготовления профиля фасонного резца

δ_{i Т}  δ_{i Т мин} , (5)

При изготовлении фасонных резцов экономично достижимая минимальная величина поля допуска на высотные размеры профиля резца δ_{i Т мин} при фасонном шлифовании на современных профильно-шлифовальных станках составляет 0,010 мм (см. подраздел 3.1.1).

Если при расчетах по формуле (4) величина δ_{i Т} получается меньше 0,010 мм, то есть условие ((5) не выполняется, то, при δ_Н  0,03 мм, рассматривают возможность искусственного уменьшения величины поля допуска δ_Н на настроечный диаметр детали до величины δ_{Н техн}  δ_СТ с целью увеличения минимальных величин полей допусков на высоты профиля фасонного резца до приемлемых значений, когда выполняется условие δ_{i Т}  0,010 мм. Расчеты проводят по формуле (4), принимая δ_Н = δ_{Н техн} .

Необходимая величина поля допуска на настроечный диаметр δ_{Н техн} в этом случае обеспечивается технологически при наладке станка. Наладчик при настройке фасонного резца на станке обеспечивает точность изготовления настроечного диаметра по принятой величине δ_{Н техн} . Так как все расчеты проводятся с использованием данных «эталонного» профиля детали (см. выше), то на готовой детали происходит симметричное сужение поля допуска на принятый в качестве настроечного диаметр детали до величины δ_{Н техн} при заданном по чертежу номинальном размере этого диаметра.

На практике искусственное уменьшение величины поля допуска до величины δ_{Н техн} может быть задано на любом диаметре детали, который в этом случае принимают за настроечный. Например, выбирая наиболее удобный для измерения диаметр после обработки пробной (первой) детали при настройке станка, учитывая при этом принятое технологическое ограничение (5).

Для удобства изготовления и эксплуатации фасонного резца на чертеже в качестве номинальных размеров высот профиля указывают их верхние предельные размеры, а поля допусков располагают от верхней границы со знаком минус.

Допуски на радиусы на профиле фасонных резцов принимают в размере 1/5 от допуска на радиусы на соответствующих участках детали.

Допуски на угловые размеры профиля фасонного резца при заданных допусках на угловых участках профиля детали принимают равными 15^' со знаком минус. Допуски на угловые размеры профиля фасонного резца для участков детали со свободными угловыми размерами (углы на фасках, угловой участок под отрезку) принимают равными  1⁰ .

Допуски на заточку и установку фасонных резцов рассчитывают по формулам, приведенным в [1, c.29- 30] и проставляют на чертеже со знаком минус.

Круглые фасонные резцы из быстрорежущей стали выполняют цельными.

В рассматриваемой конструкции крепежной части [1, с.12, рис.4] у них предусмотрено точное базовое отверстие с выточкой на торце, где размещается головка базирующего пальца и 6 сквозных отверстий на торце для установки ограничительного пальца. Наличие 6 отверстий позволяет упростить механизм поворота фасонного резца (максимальный угол поворота механизма до 65⁰ ) в станочном приспособлении для точной установки положения режущего лезвия при настройке резца.

Призматические фасонные резцы с габаритными размерами, приведенными в [1, c.13, табл.2.2] выполняют составными. Они имеют рабочую часть, обычно из быстрорежущей стали, размеры которой определяют с учетом суммарной стойкости резца. Крепежная часть значительных размеров с крепежными элементами типа «ласточкин хвост» из конструкционных сталей типа сталь 45 или сталь 40Х служит для обеспечения надежного закрепления резца в приспособлении на станке.

Рекомендации по выбору габаритных размеров режущей и крепежной

частей призматических фасонных резцов приведены в [1, c.30 - 31].

Рекомендации по компоновке и оформлению чертежей фасонных резцов приведены в [1, c.31 -32]. Рабочий чертеж фасонного резца и раздел пояснительной записки к курсовому проекту выполняют в соответствии с указанными выше нормативными документами по оформлению конструкторской документации в учебном процессе.

3.1.3. Условия рациональной эксплуатации фасонного резца

Фасонные резцы эксплуатируются на различных токарных станках, в том числе на станках с револьверными головками и станках с поперечными суппортами с использованием державок различных конструкций.

Державки с с установленными фасонными резцами для эксплуатации на станках с револьверными головками имеют присоединительную часть прямоугольного сечения для базирования и закрепления ее в унифицированном резцедержателе с цилиндрическим хвостовиком и перпендикулярным открытым пазом При этом настройка положения лезвия фасонного резца в резцедержателе проводится вне станка.

На станках с поперечными суппортами используют державки с базовой опорной плоскостью и шпонками для базирования и закрепления их при эксплуатации. Настройка положения лезвия фасонного резца при его установке в державке в этом случае проводится на станке.

В конструкциях державок для круглых фасонных резцов предусмотрены механизмы для регулировки положения лезвия резца при настройке.

В пояснительной записке к курсовому проекту приводят рисунок и краткое описание конструкции выбранной державки для установки фасонного резца на станке заданной компоновки с использованием литературных источников, приведенных в списке литературы к методическому пособию [1] и схему настройки положения режущего лезвия при наладке резца.

Указывают режим резания и СОЖ, рекомендуемые при выполнении операции фасонного точения [7].