4.Разработка рабочего чертежа резца

4.1. Общие положения

Конечным продуктом конструирования фасонного резца является его рабочий чертеж, выполненный в соответствии с требованиями ЕСКД.

Разработка конструкции резца включает в себя определенный круг работ, как то: выбор инструментального материала, определение габаритов резца и геометрических параметров, корректировочный расчет профиля, назначение допускаемых отклонений размеров, выбор допускаемых значений шероховатости и пр.

На чертеже отдельно, в увеличенном масштабе вычерчивается профиль фасонного резца с размерами и отклонениями.

В рассматриваемом нами примере профиль резца рассчитан двояко:

1. с заданием профиля криволинейного участка рядом узловых точек;

2. с заменой кривой дугой окружности.

На рис.12 показана простановка размеров по первому и второму вариантам.

На рис.12,а показан способ, при котором поперечные координаты узловых точек профиля фасонного резца задаются глубинами профиля t_i (круглые и призматические фасонные резцы или радиусами (круглые фасонные резцы). Такой способ редко применяется на практике из-за неудобства контроля криволинейного участка профиля фасонного резца универсальными средствами.

На рис.12,б поперечные размеры профиля фасонного резца заданы глубинами профиля резца t_i в узловых точках с заменой кривой дугой окружности. Этот способ задания профиля фасонного резца и простановки размеров наиболее часто применяется на практике.

а) с заданием профиля криволинейного участка узловыми точками;

Рис.12. Варианты простановки размеров на профиле резца:

б) при замене кривой дугой окружности.

Рис.12. (продолжение)

4.2. Допуски на основные конструктивные элементы резца

Точностные возможности обработки фасонными резцами определяются возникающими погрешностями при изготовлении и эксплуатации фасонных резцов. В качестве наименьших величин, приемлемых для производственных условий, могут быть названы следующие допуски на размеры обработанной детали: на диаметральные размеры 0,04 – 0,05 мм и на осевые 0,02 – 0,03 мм.

Резец, призматический или круглый, как и любая деталь машины, изготовляется на металлорежущих станках. Точность изготовления профиля фасонного резца имеет определенные границы. Не вызывает технологических трудностей точность изготовления размеров профиля фасонного резца 0,05 – 0,06 мм. Профильно - шлифовальные станки при изготовлении фасонных резцов позволяют достичь точности линейных размеров 0,02 мм и угловых ±15^'. Дальнейшее повышение точности представляет определенные трудности.

Допуски на осевые размеры рекомендуется принимать в пределах допуска наименьшего осевого размера [1]. Однако для больших размеров допускается увеличивать допуски против вычисленных значений, исходя из величин исходных допусков.

В нашем примере наименьший длинновой размер: 9,910 0,090 мм. Взяв допуска этого размера, получим:

мм.

Для размера мм величину допуска расширяем:

мм

или в виде отклонений: мм.

Таким образом длинновые размеры с отклонениями имеют значения: 35 мм; 17,91 мм; 9,91 мм.

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 .

Допуск по наружному диаметру круглого фасонного резца, принятому за исходный при расчетах, должен назначаться, исходя из условий взаимозаменяемости фасонных резцов. Для обеспечения взаимозаменяемости в направлении оси “У” необходимо [1]:

1. диаметр D (см. рис.4) у круглых резцов выдерживать с допуском, равным удвоенному допуску настроечного размера (см. ниже);

2. у призматических резцов размер «С» (см. рис.5) выдерживать с точностью настроечного размера.

Настроечный размер. Лезвие фасонного резца состоит из ряда участков, каждый из которых является как бы лезвием отдельного резца. Соответственно весь фасонный резец как бы состоит из элементарных резцов, соединенных боковыми сторонами. Каждым элементарным резцом можно бы обрабатывать соответствующую поверхность детали независимо от других резцов и обеспечивать точность диаметрального размера, предусмотренную чертежом для данного участка детали. Большей частью требования к точности различных участков неодинаковы, а элементарные лезвия, образующие фасонный профиль, могут совершать движение подачи только одновременно. В связи с этим при точностных расчетах за основу принимают ступень детали с наименьшим допуском. Эта ступень может быть и не самой малой по диаметру. Допуски при обработке этой ступени детали выдерживаются за счет настройки станка. Поэтому размер такой ступени детали называется настроечным.

Отметим, что ступень детали с наименьшим диаметром принимают в качестве базовой при коррекционных расчетах профиля ( см. выше).

Допуски на изготовление остальных поверхностей детали выдерживаются за счет расположения с определенной точностью остальных участков лезвия резца относительно участка, обеспечивающего получение настроечного размера. Поэтому относительно этого участка лезвия резца пересчитываются высотные размеры профиля резца.

Рис.13. Настроечный размер и определение допусков на размеры профиля резца

На рис.13 в качестве базовой принята ступень диаметром 11,9850,055 мм, как имеющая наименьший допуск. В данном случае настроечный диаметр совпадает с базовым. Определим глубины профиля детали относительно базовой поверхности (см. рис.13):

мм,

мм.

Величины допусков на размеры профиля, передаваемые резцом на деталь, определятся из выражений:

мм;

мм.

По рекомендациям [1] необходимо, выбрав наименьший из высчитанных допусков на размеры профиля, разделить его пополам и использовать одну половину для покрытия погрешностей установки и заточки резца по размеру, к которому относится допуск. Оставшуюся половину назначить в качестве допуска на глубину профиля резца на данной ступени.

Поля допусков, выделяемые для этих же целей по другим размерам, увеличивают или уменьшают пропорционально рассматриваемым номинальным размерам глубины профиля по сравнению с размером, для которого определен наименьший допуск.

Из вычисленных допусков наименьшим является 0,035 мм. Разделив эту величину пополам, как рекомендовано выше, получаем 0,0175 мм. Это меньше 0,02 - точности, достигаемой при шлифовании профиля на профилешлифовальных станках. Для расширения полей допусков на глубины профиля резца ужесточим допуск настроечного размера, то есть примем приемлемый технологический допуск настроечного размера, например, 0.06 мм (минимальный допуск 0,04 мм, см. выше) вместо 0,11 мм. В результате получим:

мм;

мм.

Разделив наименьшую величину получившегося допуска пополам, получаем 0,03 мм - приемлемое значение допуска для размера .

Допуск на размер составит 0,075 - 0,03=0,045 мм. Числовые значения и для круглого фасонного резца возьмем из выходных данных, а именно: =2,67 мм; =7,80 мм (см. табл. 3.2).

Отклонения размеров необходимо расположить так, чтобы возникла вероятность неполного использования допуска рабочим при шлифовании профиля резца. Кроме того, при работе резец изнашивается по задней поверхности, что вызывает возрастание обрабатываемых диаметров детали. Желательно, чтобы это возрастание диаметров как можно дольше не выходило из границ полей допусков. Этому в некоторой степени способствует рациональная простановка допускаемых отклонений размеров, при которой возможна вероятность неполного использования поля допуска на шлифование профиля резца.

В нашем примере расчет профиля резца производился, исходя из размеров, соответствующих серединам полей допусков. При этом глубинные размеры профиля с отклонениями имеют вид:

мм; мм.

Следуя приведенным выше соображениям, рациональна следующая простановка размеров:

мм; мм.

Приемлемый допуск в 0,04 мм (расчетный допуск 0,075 мм) назначаем и для радиуса дуги заменяющей окружности мм. Если центр дуги, заменяющей окружности, располагается в теле резца, то отклонение задается с минусом. Допуски на координаты центра дуги, заменяющей окружности, назначают по аналогии с назначением их на глубинные и осевые размеры.

Допуски на заточку и установку резца устанавливают в зависимости от принятой точности размеров глубины профиля резца. На угол принимают ориентировочно допуск в минутах, равным выраженному в микрометрах наименьшему допуску на изготовление глубины профиля резца со знаком минус. В нашем примере наименьший допуск равен 30 мкм и погрешности углов и :

.

Зависимость между отклонениями углов резцов и и образующими эти углы линейными величинами для круглого резца определяются из формул [1] и проставляются со знаком минус:

мм;

мм,

где погрешность расстояния от центра резца до плоскости передней грани; величина определяется из формулы

мм;

погрешность угла заточки резца в градусах;

погрешность в превышении оси резца над осью детали;

величина превышения оси резца над осью детали, определяемая по формуле: .

Величины H₀ и h_p проставляются на чертеже со знаком минус.

Для нашего примера при .

мм,

мм.

Принимаем мм

мм

мм.

Принимаем мм.

Все полученные отклонения линейных и угловых размеров необходимо проставить на чертеже резца.

На рис.14 изображен увеличенный профиль круглого фасонного резца в радиальном сечении с размерами и допускаемыми отклонениями.

Рис.14. Профиль круглого фасонного резца в радиальном сечении

Ошибки при установке фасонных резцов по высоте вызывают изменение диаметра обрабатываемой детали. Эти погрешности невелики и ощутимы только при обработке деталей по 9 квалитету. Обычная же точность обработки фасонными резцами равна 11… 12 квалитетам.

Ориентировочно величины погрешностей от установки фасонных резцов определяются по формулам, приведенным в [1].