Министерство образования и науки, молодежи и спорта

Украины

Севастопольский национальный технический университет

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Режущий инструмент»

на тему

«Проектирование металлорежущих инструментов»

Выполнил:

ст. гр. С-31д

Ефремов К.С.

Проверил:

Ст.пр. Сазонов С.Е.

Севастополь

2012 г.

Содержание

Введение

1. Расчет и проектирование спирального сверла……………………………. 4

2. Расчет и проектирования внутренней протяжки…………………………..9

3. Расчет и проектирования метчика…………………………...…………….15

4. Расчет и проектирования зенкера………………………………………….18

Библиографический список………………………………………………...21

Металлорежущий инструмент, орудие производства для изменения формы и размеров обрабатываемой металлической заготовки путём удаления части материала в виде стружки с целью получения готовой детали или полуфабриката. Различают станочный и ручной металлорежущий инструмент. Основные части металлорежущего инструмента: рабочая, которая может иметь режущую и калибрующую части, и крепёжная. Режущей называется часть металлорежущего инструмента, непосредственно внедряющаяся в материал заготовки и срезающая часть его. Она состоит из ряда конструктивных элементов: одного или нескольких лезвий; канавок для отвода стружки, стружколомателей, стружкозавивателей; элементов, являющихся базовыми при изготовлении, контроле и переточках инструмента; каналов для подвода смазочно-охлаждающей жидкости. Назначение калибрующей части — восполнение режущей части при переточках, окончательное оформление обработанной поверхности и направление металлорежущего инструмента при работе. Крепёжная часть служит для закрепления инструмента на станке в строго определённом положении или для удержания его в руках и должна противодействовать возникающим в процессе резания усилиям. Крепёжная часть может выполняться в виде державок, хвостовиков (вставные металлорежущие инструменты) или иметь отверстие для крепления на оправках (насадные инструменты).

В зависимости от технологического назначения станочный металлорежущий инструмент делится на следующие подгруппы: резцы, фрезы, протяжки, зуборезный, резьбонарезной, для обработки отверстий, абразивный и алмазный инструмент. Резцы, применяемые на токарных, токарно-револьверных, карусельных, расточных, строгальных, долбёжных и др. станках (за исключением резьбовых и зуборезных резцов), служат для обточки, расточки отверстий, обработки плоских и фасонных поверхностей, прорезания канавок. Фрезы — многолезвийный вращающийся металлорежущий инструмент используют на фрезерных станках для обработки плоских и фасонных поверхностей, а также для разрезки заготовок. Протяжки — многолезвийный инструмент для обработки гладких и фасонных внутренних и наружных поверхностей. Для образования и обработки отверстий используют свёрла, зенкеры, зенковки, развёртки, цековки, расточные пластины, комбинированный инструмент, который применяют на сверлильных, токарных, револьверных, расточных, координатно-расточных и др. станках. Зуборезный инструмент предназначен для нарезания и обработки зубьев зубчатых колёс, зубчатых реек, червяков. Резьбонарезной инструмент служит для получения и обработки наружных и внутренних резьб. Номенклатуру резьбонарезного инструмента составляют также резьбовые резцы и фрезы, метчики, плашки и др. К абразивному инструменту относятся шлифовальные круги, бруски, хонинговальные головки, наждачные полотна и др., применяемые для шлифования, полирования, доводки деталей, а также для заточки инструмента. Алмазный инструмент составляют круги, резцы фрезы с алмазными пластинами и др. К ручным инструментам относятся зубила, напильники, надфили, ножовки, шаберы и др. , используемые без применения металлорежущего оборудования.

Получили распространение ручные машины с электрическим, гидравлическим и пневматическим приводом, рабочим органом которых являются ручные инструменты.

Технологические параметры металлорежущих инструментов зависят от режимов резания. Критерием износа режущей части инструмента принято считать ширину изношенной площадки на задней поверхности инструмента с учётом вида инструмента требуемой точности обработки и класса чистоты. Стойкость инструмента определяется продолжительностью (в мин) непосредственного резания между переточками. Главное требование к металлорежущему инструменту — высокая производительность при заданных классах чистоты и точности обработки — обеспечивается выполнением условий в отношении допусков на изготовление, отклонений геометрических параметров, твёрдости режущей части, внешнего вида и т. д. Конструкция инструмента должна предусматривать возможность многократных переточек, надёжное и быстрое крепление. При проектировании металлорежущего оборудования учитываются специальные элементы для крепления инструмента: резцедержатели, конусные отверстия, оправки и т. п.

При создании новых конструкций металлорежущего инструмента стремятся усовершенствовать их геометрические параметры и конструктивные элементы, а также использовать материалы с повышенными режущими свойствами и новые материалы. Решение этих проблем позволяет повысить стойкость инструмента (в т. ч. размерную), улучшить дробление стружки, в частности для автоматических линий и станков с программным управлением. Важное значение имеют исследования физических закономерностей изнашивания инструмента, его геометрических параметров, изыскание новых смазочно-охлаждающих жидкостей. С вопросами производства металлорежущего инструмента тесно связано создание новых конструкций станков, внедрение современных электрохимических и электрофизических методов для обработки твердосплавного инструмента.

1.Рачет и проектирования спирального сверла

В этом разделе курсовой работы необходимо расcчитать и сконструировать сверло с винтовыми канавками, предназначенное для сверления отверстия диаметром 30,5 мм на глубину 120 мм в заготовке из стали СЧ12 ГОСТ 1412-70 с пределом прочности σ_в = 290 МПа, НВ=200.

Для экономии быстрорежущей стали все сверла с цилиндрическим хвостовиком диаметром более 8 мм и сверла с коническим хвостовиком более 6 мм изготавливают сварными.

Для сверления отверстия в данном материале режущая часть сверла изготовляется из быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-73, хвостовая часть сверла изготовляется из стали 40Х ГОСТ 4543-71.

1.1 Выбор геометрических параметров сверла

Форма заточки сверла – нормальная Н выбирается по рекомендациям [ 1, стр. 150, табл. 43].

Задний угол α: величина заднего угла на сверле зависит от положения рассматриваемой точки режущего лезвия. Задний угол имеет наибольшую величину у сердцевины сверла и наименьшую величину на периферии.

Величина заднего угла на периферии равна:

α = 11° [1, стр. 152, табл. 44].

Передний угол γ : является величиной переменной вдоль режущего лезвия и зависит, кроме того, от наклона винтовых канавой ώ и угла при вершине 2φ. Передняя поверхность на сверле не затачивается и величина переднего угла на чертеже не проставляется. Угол при вершине сверла 2φ: значение угла для сверла составляет:

2φ = 118° [2, стр. 121, табл. 57].

Угол наклона винтовых канавок ώ определяет жесткость сверла, величину переднего угла, свободу выхода стружки и др. Он выбирается в зависимости от обрабатываемого материала и диаметра сверла. Угол наклона винтовых канавок:

ώ = 30° [ 2, стр. 121, табл. 57].

Угол наклона поперечной кромки: при одном и том же угле φ определенному положению задних поверхностей соответствует вполне определенная величина угла ψ и длина поперечной кромки и поэтому угол ψ служит до известной степени критерием правильность заточки сверла. Значение угла ψ:

ψ = 55° [ 1, стр. 151, табл. 44].

Рис. 1.1 – Профиль спирального сверла

1.2 Расчет режимов резания

Согласно [1 стр. 276 ]

Глубина резания:

t = 0,5хD = 0,5х30,5=15,25 мм.

Подача S=1 мм/об.

Согласно [2 стр. 122]

Осевая сила :

Выбираем составляющие формулы из [1 стр. 281 табл.32 ]

n= 0,6

К=(186/190)^0,6=0,98

P=42,7 х (30,5)^1 x 1^0,8 x 0,98=1276 H

Выбираем составляющие формулы из [1 стр 281 табл. 32]

М=0,021 х (30,5)^2 x 1^0,8 x 0,98 = 19,14 Нхм

1.3 Расчет и назначение конструктивных размеров сверла:

Согласно [1, стр. 149 табл. 42 ] и ГОСТ 10903-77 выбираем общую длину сверла L=301мм, и блину рабочей части сверла l=180 мм.

Хвостовик сверла выполняется коническим, конус Морзе № 4, выбран из рекомендации[ 1, стр. 150, табл. 42]. Конструктивные размеры хвостовика принимаются по ГОСТ 25557-82:

d₂= 25,2 мм, b= 11,9 мм, R= 8 мм, e= 24 мм, D₁= 31,6 мм, a= 6,5 мм, l₃=117.5 мм.

Рис. 1.2 – Профиль хвостовика

Шаг винтовой канавки определяется по формуле:

Н=πхD/tgω ; H=πх30,5/0,4663 = 205,48 мм.

Диаметр сердцевины сверла d_c выбирается в зависимости от диаметра сверла и инструментального материала:

d_c = ( 0,14 ÷ 0,25) D.

Принимаем толщину сердцевины у переднего конца сверла равной 0,2D.

d_c= 0,2×D;

d_c= 0,2×30,5= 6,1 мм.

Утолщение сердцевины по направлению к хвостовику составляет 1,4─ 1,8 мм на 100 мм длины рабочей части сверла. Принимаем это утолщение равным 1,5 мм.

Обратная конусность сверла на 100 мм длины рабочей части должна находится в пределах 0,05…0,12 мм [2 стр. 124]. Принимаем обратную конусность равной 0,08 мм.

Ширину ленточки f₀ и высоту затылка по спине К по [2 стр. 124 табл. 59] в соответствии с диаметром сверла f₀=1,8 мм; К=0,9 мм.

Ширина пера определяется по формуле:

В=0,58D;

B=0,58×30,5= 17,69 мм.

Геометрические элементы профиля фрезы для фрезерования канавки сверла определяют графическим или аналитическим способом.

Большой радиус профиля можно определить по формуле:

R₀= C_R C_r C_ф D [2 стр. 124];

C_R= = = 0,5;

C_r = [2 стр. 124].

При отношении толщины сердцевины к диаметру сверла, равной = 0,2, величина C_r=1.

[2 стр. 125].

При диаметре фрезы, равной D_ф = 13 , величина С_ф = 1.

Следовательно,

R₀= 0,5×30,5= 15,25 мм.

Определяем меньший радиус профиля:

R_R= C_RD [2 стр. 125];

где C_R= 0,015 =0,015× = 0,19.

Следовательно,

R_R= 0,19×30,5= 5,79 мм.

Ширина профиля :

В = R₀ + R_R= 15,25 + 5,79 = 21,04 мм.

По найденным размерам строим профиль канавочной фрезы.

Рис. 1.3 – Профиль канавочной фрезы

Предельные отклонения диаметров сверла(по ГОСТ 25347-82)D= 30,5_-0,25 мм. Допуск на общую длину и длину рабочей части сверла равен удвоенному допуску 9-го класса точности с симметричным расположение предельных отклонений. Предельные отклонения размеров конуса хвостовика устанавливаются ГОСТ 2848-75. Радиальное биение рабочей части сверла относительно оси хвостовика не должно превышать 0,15 мм.

Предельные отклонения углов 2φ = 118± 2°. Предельные отклонения размеров подточки режущей части сверла +0,5 мм. Твердость рабочей части сверла HRC 62-65. Твердость лапки хвостовика сверла HRC 30-45.

Технические требования:

1. Материал режущей части- быстрорежущая сталь Р5М5 ГОСТ 19265-73.

2. Материал хвостовой части− сталь 40Х ГОСТ 4345-71.

3. Допускаема сварка трением.

4. Маркировать: диаметр сверла, марку стали режущей части и товарный знак завода− изготовителя ( 30,5- Р6М5).