3.Методы крепления режущего инструмента на метоллообрабатывющих станках

Несмотря на разнообразие режущего инструмента, применяемых на практике, основных способов крепления сравнительно немного и это объясняется надежностью их работы и простотой конструкции.

К каждому типу крепления предъявляются следующие требования: надежность и жесткость крепления, концентричность соединения, простота, удобство и быстрота постановки и снятия инструмента со станка.

Основные методы крепления делятся на две группы: для насадных и концевых инструментов. Насадные режущие инструменты закрепляются на оправках, а концевые устанавливаются и закрепляются в шпинделе станка при помощи конуса или цилиндрического хвостовика.

У резцов крепежную часть выполняют в виде стержня круглого, квадратного или прямоугольного сечения с размерами Н = 4 – 80 мм и отношением высоты к ширине Н:В = 1,0; 1,2; 1,6; 2,0, круглого 4 – 80 мм.

Крепление режущего инструмента на оправке. Насадные режущие инструменты закрепляются на цилиндрическую или коническую оправку. Соответственно снабжены базовым отверстием цилиндрической или конической формы.

К режущим инструментам с цилиндрическим отверстием относятся насадные фрезы, дисковые шеверы, дисковые зуборезные долбяки, круглые фасонные резцы, зуборезные гребенки.

С коническим отверстием – насадные зенкеры и развертки, резцовые головки для конических колес.

ГОСТ 9472–90 устанавливает три типа крепления режущего инструмента на оправках:

— на цилиндрической оправке и осевой шпонке;

— на цилиндрической оправке и торцевой шпонке;

— на конической оправке и торцевой шпонке.

Согласно этого ГОСТ для насадных инструментов принимается ряд 8, 10,13,16, 19, 22, 27, 32, 40, 50, 60, 70, 80, 100 мм, с квалитетом H7, H6.

Диаметр оправки оказывает большое влияние на работу инструмента, например фрезы, т.к. она находится под действием крутящего и изгибающего моментов, поэтому необходимовыполнять выполнять проверочный расчет на прочность.

На зуб прямозубой фрезы действует окружная сила касательная к траектории движения точки ее приложения, и радиальная сила направленная по радиусу. Равнодействующая этих сил вызывает .

Сила зависит от удельной силы резания р и сечения снимаемой стружки .

где: В – ширина фрезерования, мм; – толщина среза, мм; – подача на зуб, мм/зуб; – угол поворота от начального до мгновенного положения зуба ( угол контакта); С – коэффициент учитывающий свойства обрабатываемого материала и ; k – показатель степени, учит. свойства материала, износ фрезы и влияние СОЖ (-).

Если в процессе резания участвует несколько зубьев

где – углы поворота соответствующих зубьев от начала фрезерования. Зная можно определить суммарный крутящий момент.

Оправка находится под действием изгибающего момента, равного сумме двух моментов: – равнодействующей силы , сил и , действующих в плоскости xz, причем

от осевой силы , действующей в плоскости ху, где , где – угол наклона винтовых зубьев.

Следовательно, знак (+) – если осевая сила направлена к шпинделю, (-) – от шпинделя.

Изгибающий момент от силы

где l – расстояние между точками приложения силы и максимального изгибающего момента, L – расстояние между опорами, мм

Изгибающий момент от силы :

Ориентировочно считается

Расчетный момент по IV теории прочности

По расчетному моменту и определяется диаметр оправки

Крепление режущего инструмента при помощи конуса.

Большинство концевых инструментов закрепляется в шпинделе станка при помощи хвостовика с наружным конусом и лапкой или резьбовым отверстием.

Конуса Морзе №0 имеет D = 9,045 мм,

конусность 1: 19,212 = 0,05205;

№1 = 12,065; 1: 20,047 = 0,04988;

№2 = 17,79; 1: 20,020 = 0,049995;

№3 = 23,825; 1: 19,922 = 0,0502;

№4 = 31,267; 1: 19,254 = 0,055194;

№5 = 44,399; 1: 19,002 = 0,05263;

№6 = 63,348; 1: 19,180 = 0,05214

Метрические конуса D = 4,6,80,100, 120, 160, 200 мм, конусность 1:20 = 0,05.

Конус служит для передачи крутящего момента от шпинделя станка к режущему инструменту. Передача осуществляется в результате трения контактирующих поверхностей, возникающего в процессе резания под действием осевой силы. Крутящий момент должен передаваться только конусом без участия лапки, которая служит только для выталкивания клином.

Осевую силу можно разложить на две составляющие: – перпендикулярную к поверхности конуса и – к оси сверла.

Крутящий момент определяется по формуле

где D и d – max и min диаметры рабочей части конуса, мм; – коэффициент трения (0,096); Q – осевая сила, Н; – сила трения, Н.

Эта формула справедлива при условии, угол – точно выдержан в обеих сопрягаемых поверхностях шпинделя и сверла. На практике погрешность (суммарная) в угле не превышает 10°.

Тогда крутящий момент выразится

где = 0–10°

Для спирального сверла существует зависимость между М и Q. Так для стали с = 3001100 МПа = (0,0380,025)d; для чугуна средней твердости = 0,034d; где d - диаметр сверла. При расчете необходимо брать = max.

Режущий инструмент с цилиндрическим хвостовиком.

Цилиндрические хвостовики применяются без дополнительных крепежных элементов, или в сочетании с ними.

а) – для инструментов малых диаметров;

б) – поводком в виде двух лысок;

в) – цилиндрический с наружным центром 75°;

г, д) – с лысками;

е) – с квадратом;

ж) – с квадратом и кольцевой выточкой.

Все концевые инструменты с цилиндрическими и коническими хвостовиками снабжаются с обоих торцов центровыми отверстиями. Они являются базами при изготовлении, контроле и переточках в процессе эксплуатации.

Существует 9 форм центровых отверстий.

Форма А – применяется в тех случаях, когда после обработки необходимость в центровых отверстиях отпадает и когда гарантируется их сохранность в процессе эксплуатации соответствующей обработкой.

Форма В – применяется, когда центровые отверстия являются базой для многократного использования или сохраняются в готовых изделиях.

Форма Т – оправках и калибрах пробках.

Форма С – в крупных валах = 75°.

Форма Е – тоже, что и С.

Форма Р – применяется при необходимости повышенной точности обработки.

Формы F и Н – для монтажных работ, транспортирования, хранения и термообработки деталей в вертикальном положении ( тоже что и А и В с резьбой).