Геометричні параметри різальної частини фасонних різців вибираються в залежності від матеріалу, що обробляється. Передній кут фасонних різців виходить шляхом заточування передньої поверхні. Для алюмінію та червоної міді передній кут = 20...25°, для бронзи, свинцевої латуні = 0 ... 5 °, для сталі з
до 500 МПа (НВ до 150 од.) = 20 ... 25 ° с
= 500 ... 800 МПа (НВ 150 ... 235) = 15 ... 20 ° с
= 800 ... 1000 МПа (НВ 235 ... 290) = 10 ... 15 °, для чавуну з НВ до 150 од. = 15 ° з НВ понад 150 од. = 10 ... 12 °. Задній кут
вибирається рівним 8...15° залежно від конфігурації профілю та типу різця.

Для утворення заднього кута круглого фасонного різця вершина його повинна бути розташована нижче осі основи h. Величина усунення:
, де
- Найбільший діаметр різця (вибирається за табл. 2.1).

Задній кут призматичного різця виходить за рахунок відповідної установки у державці. Величина переднього та заднього
кутів вибирається для зовнішніх ділянок ріжучих кромок фасонних різців, що обробляють мінімальний діаметр профілю профілю деталі. Для решти точок ріжучої кромки величина переднього кута зі збільшенням оброблюваного діаметра зменшується, а заднього кута збільшується.

Ділянки профілю різця, перпендикулярні до осі деталі, мають кут.
, що дорівнює нулю. Для уникнення сильного тертя та покращення умов різання у відповідних ділянках різальних кромок у фасонного різця роблять піднутрення з додатковим кутом у плані
або залишають стрічки на невеликій ділянці профілю різця (див. рис. 2.2).

Мал. 2.2. Поліпшення умов різання несприятливо

розташованими ділянками ріжучої кромки фасонного різця

Задній кут
у довільній точці Х у перерізі N-N, перпендикулярному до різальної площини різця, визначається за формулою

де
– кут між дотичною до профілю різця точки, що розглядається, і прямою, перпендикулярною до осі деталі. Кут
визначається аналітичним методом чи графічним шляхом.

2.1.6. Корекційний розрахунок профілю фасонного різця

Корекційний розрахунок профілю фасонного різця розглянуто на прикладі різця з
і
. Метою корекційного розрахунку є визначення відстаней вузлових точок до базової поверхні. Порядок розрахунків для круглого фасонного різця, реалізований на ЕОМ, наступний (рис. 2.3).

Відстань вузлових точок до базової поверхні (умовно за базову прийняту поверхню, що відповідає вузловій точці 1) (рис. 2.4) визначається як:

Мал. 2.3. Схема корекційного розрахунку круглого фасонного різця

Мал. 2.4. Схема корекційного розрахунку призматичного

фасонного різця

Для будь-якої точки профілю Х:

Порядок розрахунку величин ...
і
при корекційному розрахунку призматичних фасонних різців аналогічний. Далі визначаються відстані
(рис. 2.5) від вузлових точок до задньої поверхні, що відповідає 0 точці, і задні кути:
;
;
;
;
. Відстань вузлових точок до базової поверхні (умовно за базову прийняту поверхню 1) визначається за формулою

Мал. 2.5. Схема розрахунку відстаней вузлових точок

від базової поверхні

2.1.7. Призначення допусків на розміри профілю фасонного різця, шаблону та контршаблону

При призначенні допусків на розміри профілю фасонного різця слід пам'ятати, що величини
є замикаючими ланками розмірного кола. Допуск на ці розміри приймається рівним 1/2....1/3 допуску на відповідні ланки профілю деталі, що замикають. Наприклад, за базову поверхню прийнята поверхня різця, що обробляє поверхню деталі з
мм. Висота профілю деталі, що відповідає вузловій точці 2,
мм дорівнює;
мм. Допуск на відстань вузлової точки 2 різця від базової поверхні дорівнюватиме (1/2....1/3) від величини±0,12, тобто. 0,06...0,04 мм.

Шаблони та контршаблони для комплексної перевірки профілю фасонних різців проектуються як профільні калібри, що контролюють на просвіт.

При контролі просвіт шаблон, що має негативний профіль різця, прикладається до нього так, щоб базові поверхні профілю шаблону і різця щільно прилягали один до одного, а на інших поверхнях при цьому повинен утворитися просвіт. Розмір його має перевищувати допуск розмір відповідного елемента профілю різця.

Якщо на якійсь ділянці профілю величина просвіту більша за допуск або дорівнює нулю (профіль шаблону стосується профілю різця), це свідчить про те, що на даній ділянці профіль різця виконаний з неприпустимим відхиленням і розмір профілю на цій ділянці підлягає перевірці на мікроскопі або іншим універсально -Вимірювальним засобом.

Допуски на лінійні розміри шаблонів задаються в тіло шаблону, а контршаблонов симетрично. Величина цих допусків приймається рівною шаблонів від 1/2...1/3 поля допуску відповідних розмірів профілю різця і відповідно у контршаблонів від 1/2...1/3 поля допуску відповідних розмірів профілю шаблону. Однак, враховуючи можливості інструментального виробництва, вони не повинні бути меншими за допуски, зазначені в табл. 2.2.

Фасонні різці – інструменти, різальні кромки яких визначені профілем деталі та працюють за методом копіювання. Вони широко застосовуються в серійному, великосерійному та масовому виробництві при обробці тіл обертання, що мають зовнішні або внутрішні фасонні поверхні. Обробка ведеться із прутка на револьверних верстатах, автоматах, напівавтоматах. Точно розраховані та виготовлені для обробки конкретної деталі фасонні різці забезпечують високу продуктивність, ідентичність форми деталі та точність розмірів, які не залежать від кваліфікації робітника. Точність розмірів оброблюваних деталей по IT8-IT12 і шорсткість поверхні Rа= 0,63-2,5 мкм.

Найбільшого поширення мають круглі та призматичні різці, що працюють з радіальною та тангенціальною (спрямованою за дотичною) подачею.

Призматичні різці застосовують для обробки зовнішніх поверхонь. У порівнянні з круглими різцями вони мають підвищену жорсткість, високу точність обробки, простоту установки на верстатах.

Круглі різці застосовуються для обробки зовнішніх та внутрішніх поверхонь. Вони більш технологічні у виготовленні, ніж призматичні, забезпечують більше перетікань але поступаються останнім у жорсткості точності обробки.

При виборі типу фасонного різця вирішальне значення має вартість, точність форми і лінійних розмірів профілю, які гарантують отримання придатної деталі.

3.2.Методика проектування фасонних різців

Проектування фасонного різця будь-якого типу обробки заданої деталі складається з низки загальних і обов'язкових етапів всім типів різців. Так, призначення матеріалу інструменту, вибір передніх і задніх кутів та призначення ряду конструктивних параметрів здійснюються абсолютно однаково для всіх фасонних різців.

3.2.1.Характерні точки

Перед проектуванням на профілі деталі послідовно відзначають характерні (вузлові) точки 1, 2, 3 та ін. До них відносяться точки початку та кінця профілю; вузлові, в яких одна ділянка профілю переходить до іншої; додаткова середня точка на конічній ділянці; дві або три рівновіддалені одна від одної додаткові точки на криволінійній ділянці. Прості фаски не координуються. На кресленні різця вказується той самий кут і розмір фаски, як і деталі.

Потім визначаються розрахункові розміри характерних точок з урахуванням величини та розташування полів допусків. Розрахункові номінальні діаметри встановлюють по середині поля допуску з точністю до 0,001 мм. Результати записують у зведену таблицю.

Координати середньої проміжної точки конуса визначають за такими формулами:

,

де
діаметри початкової, середньої проміжної та кінцевої точки конуса;
лінійні розміри конуса та середньої проміжної точки.

Координати середньої проміжної точки криволінійної ділянки (квадранта) визначають за такими формулами:

,

де
діаметри середньої, проміжної та початкової точки квадранта, що входить до складу криволінійної ділянки;
радіус дуги;
лінійні розміри центру дуги та середньої проміжної точки.

3.2.2.Назачення матеріалу фасонних різців

Круглі фасонні різці в основному проектуються та виготовляються цільними, а призматичні, з метою економії інструментального матеріалу – складовими. Як матеріал робочої частини різців найчастіше застосовується швидкорізальна сталь Р6М5. При виготовленні деталей з матеріалів, що важко обробляються, економічно вигідно використовувати різці з швидкорізальних сталей Р10К5Ф5, Р9К10, Р18К5Ф2, Р9К5 і твердих сплавів ВК10-М, ВК8, Т15К6. При проектуванні складових різців як матеріал державки використовується сталь 45 ГОСТ 1050-74.

Загальні вказівки щодо виконання проекту (роботи).

Оформлення графічної частини проекту (розмір формату, літерні позначення, шрифти, штрихування тощо) має бути виконане відповідно до ЕСКД.

Основні зображення на робочих і складальних кресленнях виконуються у натуральну величину, т.к. це дозволяє найбільш повно уявити дійсні розміри та форму проектованого інструменту.

Інструменти та їх перерізи, що пояснюють форму та геометричні параметри різальної частини, форму фасонного контуру тощо, можуть бути виконані у збільшеному масштабі, достатньому для чіткішого виконання конструктивних особливостей зображуваних елементів.

Розрахункові схеми та графічні побудови профілів виконуються у збільшеному масштабі, величина якого встановлюється залежно від необхідної точності побудови.

Робочі креслення проектованих інструментів, крім зображень основних проекцій, розрізів та перерізів, повинні мати необхідні розміри, допуски на розміри, позначення класів чистоти поверхні, дані про матеріал та твердість окремих частин інструменту, а також технічні вимоги до готового інструменту для контролю, регулювання, переточування випробувань.

Розрахунково-пояснювальна записка обсягом до 30-40 сторінок виконується машинописним способом. Вона має бути складена коротко, написана та викладена гарною літературною мовою.

Розрахунки повинні містити вихідні формули, підстановку відповідних цифрових величин, проміжні дії та перетворення, достатні для перевірки без додаткових розрахунків.

Усі рішення з питання вибору конструктивних параметрів проектованого інструменту і матеріалу різальної частини повинні супроводжуватися обґрунтуваннями.

Прийняті нормативні, табличні та інші дані повинні супроводжуватися посиланнями джерела, що використовуються. Рекомендується користуватися для цього офіційними довідковими матеріалами.

Для кожного проектованого інструменту необхідно розробити технічні умови, поклавши в їх основу вимоги до виробу, що обробляється, і технічні умови на аналогічні конструкції інструменту.

Розробляючи новий інструмент, потрібно мати на увазі вимоги щодо точності та технологічності виготовлення, особливостей заточування та його продуктивності. Потрібно передбачити економію дорогих інструментальних матеріалів, практикуючи при цьому збірні, зварні конструкції тощо.

Кріпильно-посадкові частини проектованих інструментів повинні бути розраховані та приведені у відповідність до розмірів стандартизованих посадкових місць існуючих верстатів або пристроїв.

Проектування фасонних різців

Фасонні різці використовуються для обробки деталей з фасонним профілем. Завданням конструктора, що проектує фасонний різець, є визначення таких розмірів і форм його профілю, які при проектованих кутах його заточування і установки створювали на оброблюваної деталі профіль, заданий її кресленням. Пов'язані з цим розрахунки називаються зазвичай корекційними або коригуванням профілю фасонних різців.

Підготовка виконавчих креслень деталей.

При корекційному розрахунку слід визначити координати всіх точок, що становлять профільну лінію фасонного різа. Для цього розраховують координати вузлових точок заданого фасонного профілю і в окремих випадках, коли є криволінійні ділянки, координати окремих точок, що знаходяться між вузловими.

Виходячи з цих міркувань, перш ніж приступити до корекційних розрахунків, необхідно попередньо перевірити, чи є на виконавчих кресленнях фасонних деталей всі координатні розміри від базових поверхонь до вузлових точок, і якщо вони не вказані, необхідно визначити координати, що відсутні, до всіх обраних точок. На кресленнях фасонних деталей завжди є розміри, які дозволяють визначити відсутні координатні розміри. Основні та додаткові корекційні розрахунки фасонних різальних лез різців виробляють за номінальними розмірами.

За наявності на фасонному профілі радіусних переходів визначають відстані до вузлових точок, що утворюються перетином пов'язаних профілів ділянок (без урахування радіусів закруглення перехідної поверхні).

При розрахунку круглих фасонних різців визначають радіуси R1, R2, R3 і т.д. кіл, що проходять через вузлові розрахункові точки. При розрахунку призматичних фасонних різців визначаються відстань від вузлових точок нормального фасонного профілю різця до деякої довільно обраної координатної осі. Така вихідна координатна вісь зазвичай проводиться через точку або базову лінію, які знаходяться на висоті центру обертання деталі.

Методика розрахунку профілю фасонних різців.

Вихідними даними для проектування різця є дані про деталі, що обробляється (матеріал і твердість, форма і розміри фасонного профілю, класи чистоти і точності).

Вибір конструкції фасонних різців.

При виборі конструкції фасонного різця зі швидкорізальної сталі беруться до уваги такі міркування.

Стрижневі фасонні різці є найбільш примітивною конструкцією цього виду різців; вони дешеві у виготовленні, але допускають невелику кількість переточок. Тому стрижневі різці доцільно застосовувати виготовлення невеликих партій деталей за умови, що економія внаслідок застосування фасонних різців перевищує вартість їх виготовлення. Часто стрижневі фасонні різці застосовуються як інструмент другого порядку, тобто. для виготовлення різальних інструментів із складним профілем.

Призматичні фасонні різці дорожчі у виготовленні, ніж стрижневі, але допускають значно більшу кількість переточок. За інших рівних умов вартість обробки однієї деталі призматичним фасонним різцем нижча, ніж стрижневим; це можливо в умовах великосерійного та масового виробництва.

Великою перевагою призматичних фасонних різців з хвостом ластівки є висока жорсткість їх кріплення, завдяки чому вони забезпечують більш високу точність обробки в порівнянні з круглими фасонними різцями.

Круглі фасонні різці як тіла обертання зручні і дешеві у виготовленні, а кількість перетікань, що допускаються ними, велика; таким чином, витрати, що припадають на одну виготовлену деталь, при обробці круглими різцями фасонними є найменшими. Внаслідок цього фасонні різці в умовах великосерійного та масового виробництв набули найбільшого поширення. Іншою важливою перевагою круглих фасонних різців є зручність обробки внутрішніх поверхонь.

До їх недоліків належить:

· різке зменшення кута загострення у міру наближення ріжучих кромок до осі;

· Викривлення ріжучих кромок, що виникають при перетині конічних ділянок профілю різця передньою площиною.

Фасонні різці з напаяними твердосплавними пластинками допускають багаторазове використання корпусу. Однак вони не набули широкого поширення через труднощі технологічного порядку.

Вибір конструктивних параметрів фасонних різців проводиться за таблицями (додатки 1 і 2) залежно від розмірів фасонного профілю деталі, що обробляється. При цьому основним параметром, що впливає на розміри різців є глибина фасонного профілю, яка визначається за формулою:

t max = r max - r min, (1.1)

де t max , r min~ відповідно найбільший та найменший радіуси

деталі фасонного профілю.

При призначенні діаметра різця керуються такими міркуваннями. Для зменшення витрати матеріалу різця на одну оброблену

деталь завжди вигідно працювати різцем найменшого діаметра. З усіх інших точок зору бажано працювати різцем можливо більшого діаметру, оскільки:

· Поліпшується тепловідведення і з'являється можливість збільшення
швидкості різання;

· знижується трудомісткість виготовлення різця, що припадає на одну деталь, внаслідок підвищення терміну служби через збільшення кількості переточок.

Разом з тим, виготовлення та експлуатація фасонних різців занадто великого діаметра викликає ряд незручностей, внаслідок чого різці діаметром понад 120 мм не застосовують.

У таблиці (додаток 1) наведено мінімально допустимі значення радіусів різця, які визначається глибиною профілю, що обробляється, і мінімально необхідним діаметром оправки або хвостовика для його закріплення.

Довжину призматичних різців бажано призначати найбільшою, щоб збільшити кількість переток, що допускаються, максимальна довжина обмежується можливістю закріплення різців в державках і труднощами виготовлення довгих фасонних поверхонь. Інші розміри фасонних різців залежать головним чином від глибини і ширини профілю, що обробляється.

Існують різні способи закріплення призматичних фасонних різців. У книзі рекомендуються розміри призматичних фасонних різців з ластівчиним хвостом. Зазначені в таблиці (додаток 2) розміри хвостів ластівки використовуються вітчизняними заводами, що випускають багатошпиндельні токарні автомати.

Вибір переднього та заднього кутів.

Кут , що відповідає найбільш віддаленому від осі різця ділянці фасонного профілю, вибирається відповідно до механічних властивостей оброблюваного матеріалу за таблицею (додаток 3). Загальноприйнятим є вибір величини кута зі стандартного ряду: 5, 8, 10, 12, 15, 20 та 25 градусів.

Слід мати на увазі, що передній кут не є постійним на різно віддалених від осі деталі ділянках фасонного профілю; у міру видалення розглянутих ділянок профілю від осі деталі передні кути зменшуються.

При зовнішній обробці фасонними різцями з >0, щоб уникнути вібрацій не слід допускати надмірного зниження ріжучих кромок по відношенню до осі оброблюваної деталі, як встановлено практикою, це зниження не повинно перевищувати (0,1-0,2) найбільшого оброблюваного радіусу деталі. Тому обраний за таблицею кут має бути перевірений за такою формулою:

На верстатах, як правило, встановлюються нормалізовані державки, що мають стандартну конструкцію, тому задній кут приймається в межах 8-15°.

У фасонних, різців у міру видалення розглянутих точок профілю від осі оброблюваної деталі задні кути зростають.

Для створення задовільних умов різання, на всіх ділянках різального профілю, перпендикулярних до проекції ріжучої кромки на основну площину, повинні бути забезпечені задні кути, не менше 4-5°. Тому в процесі корекційного розрахунку профілю різця провадиться уточнення задніх кутів на всіх ділянках.

Корекційний розрахунок профілю фасонного різця.

Коригування профілю може здійснюватися графічним та графоаналітичним способом. Останній спосіб є найбільш простим та наочним, тому він рекомендується для використання.

Для розрахунку профілю різця, на профілі деталі необхідно вибрати ряд вузлових точок, які, як правило, відповідають точкам з'єднання елементарних ділянок профілю.

Розрахунок круглих та призматичних різців виконується за різними формулами.

а) Порядок розрахунку профілю круглого фасонного різця (рисунок 1).

Через вузлову точку 1 провести промені під кутами та отримані точки перетину 2 і 3 з'єднати з центром деталі О1.

У прямокутному трикутнику 1a01 визначити катет aO1 за такою формулою:

Обчислити значення кутів для інших точок залежно від:

З трикутників 1a01 та 2a01 визначити сторони (А1 та А2)

Малюнок 1 – Графічне визначення профілю круглого фасонного різця.

Обчислити довжини відрізків Сi

Сi+1 = Ai+1 – A1 (1.6)

hp = R1 * sin; (1.7)

В1 = R1 * cos , (1.8)

де R1 – зовнішній радіус різця.

Визначити довжини за формулою

(1.9)

Обчислити значення радіусів різця, що відповідають вузловій точці 2

Обчислити кути загострення у вузлових точках різця

(1.12)

Мінімально допустимими значеннями кутів у круглих різців є: 40 ° при обробці міді та алюмінію; 50 ° - при обробці автоматної сталі; 60 ° - при обробці легованих сталей; 55 ° -при обробці чавуну.

Здійснити перевірку задніх кутів мінімально допустиме значення (4-5°) у нормальних перерізах до проекцій ріжучих кромок на основну площину. Обчислення виконується за такою формулою:

Визначити значення як різниці

(1.14)

Побудувати профіль фасонного різця у нормальному перерізі N-N, Прийнявши за початок координат точку 1. Координати точок профілю різця відповідають: 2 n ; 3 n і т.д.

б) Особливості розрахунку профілю призматичного фасонного різця (див. рисунок 2).

Малюнок 2 - Графічне визначення профілю

призматичного фасонного різця.

Розрахунок призматичного різця виконується у тій послідовності, як і круглого різця. Після обчислення величини Ci необхідно визначити розміри Pi, які є катетами прямокутних трикутників.

Таким чином, узагальнена формула для розрахунку радіусу довільної точки профілю круглого фасонного різця має вигляд:

При розрахунку призматичних різців використовується залежність

Обриси кутових та радіусних ділянок

Профілі фасонних деталей зазвичай складаються з розташованих під різними кутами до осі прямолінійних ділянок і ділянок, окреслених дугами кіл. У зв'язку з тим, що розміри глибини профілю різця спотворюються в порівнянні з відповідними розмірами профілю деталі, кутові розміри його профілю також відповідним чином змінюються, а дуги кіл перетворюються на криві лінії, точні обриси яких можуть бути задані тільки розташуванням ряду досить близько віддалених один від друга точок.

Кутові розміри профілю різця (рисунок 3) визначають за формулою:

Рисунок 3 – Обчислення кутових розмірів профілю фасонного різця.

де - Кут профілю різця;

Виміряна перпендикулярно бічним площинам різця відстань між вузловими точками.

Необхідність у визначенні форми криволінійних ділянок профілю різця по положенню ряду його точок виникає порівняно рідко, так як у більшості випадків з достатньою для практики точністю на ділянці профілю різця, що розраховується, проводять підібрану замінюючу дугу кола.

Радіус та положення центру такої дуги визначають при вирішенні загальновідомої задачі - проведення кола через три задані точки. Необхідні розрахунки виконують в такий спосіб (рисунок 4).

Малюнок 4 - Визначення замінного радіусу профілю різця.

За початок координат 0 приймають одну з трьох розташованих на криволінійній ділянці профілю різця вузлових точок. Вісь X проводять паралельно осі деталі, а вісь Y - перпендикулярно до неї. Координати X 0 і Y 0 центру "дуги кола, що замінює", визначають за формулами:

(1.19)

де: x 1- менша, a x 2- велика координати двох використовуваних

при розрахунку точок;

y 1 та y 2 - координати точок I та 2;

(1.20)

Радіус цієї дуги розраховують за формулою

При симетричному розташуванні замінної дуги, що часто зустрічається.

розрахунок цих величин значно спрощується (рисунок 4):

кола розрахунок цих величин значно спрощується:

Залишається визначити тільки і

Наведені вище залежності часто замінюють відповідними графічними побудовами. За умови виконання таких побудов у збільшеному масштабі та з достатньою точністю, вони призводять до задовільних для більшості випадків результатів.

Додаткові різальні кромки фасонних різців.

Крім основної різальної частини, що створює фасонні обриси оброблюваної деталі (рисунок 5), фасонний різець у більшості випадків має додаткові ріжучі кромки. S 1деталі, що підготовляють відрізку від прутка, і S 2, що обробляють фаску або частину деталі, що зрізується при підрізуванні.

Малюнок 5 - Додаткові різальні кромки фасонних різців.

При обробці фасок відповідні ріжучі кромки повинні мати перекриття S 3, що дорівнює 1-2 мм, а різець повинен закінчуватися зміцнюючою частиною S 4завширшки до 5-8 мм. Ширина під відрізку S 5повинна бути більшою за ширину ріжучої кромки відрізного різця. До додаткових різальних кромок фасонного різця висуваються такі вимоги:

1) Щоб уникнути тертя задніх поверхонь різця об деталь, додаткові ріжучі кромки не повинні мати перпендикулярних до осі деталі ділянок, а повинні бути нахилені до неї під кутом не менше 15°.

2) З метою полегшення встановлення підрізного або відрізного різців бажано, щоб додаткові різальні кромки відзначали на оброблюваної деталі точне положення кінцевих контурних точок. Наприклад, після обробки фасонним різцем деталі, показаної на малюнку 5, легко встановити підрізний різець по точці перегину профілю , а відрізний по точці , в результаті чого готова деталь матиме задану кресленням довжину .

Таким чином, загальна ширина різця визначається за формулою:

(1.23)

3) Ріжуча кромка, що підготовляє відрізку, має виступати межі робочого профілю різця, тобто.

Способи зменшення тертя на ділянках профілю,

перпендикулярні осі деталі.

Істотним недоліком фасонних різців основного типу є відсутність у них необхідних задніх кутів на ділянках профілю перпендикулярних осі деталі (рисунок 6).

Малюнок 6 - Тертя між деталлю та різцем на ділянках,

перпендикулярні осі деталі.

На таких ділянках відбувається тертя між торцевою площиною деталі, обмеженою радіусами і , і майданчиком бічної площини профілю різця.

Так як на подібних ділянках різання не відбувається і кромки на них є лише допоміжними, то робота в цих умовах при невеликих глибинах та обробці крихких металів можлива, але завжди супроводжується підвищеним зносом різця та погіршенням якості обробленої поверхні. Зі збільшенням глибини профілю та підвищенням в'язкості матеріалу обробка перпендикулярних осі деталі ділянок профілю стає неможливою.

З метою зменшення тертя і зношування ділянок різця, перпендикулярних до осі, застосовують поднутрение під кутом 2-3° або залишають на ріжучій кромці вузьку стрічку (рисунок 7).

Рисунок 7 - Способи зменшення тертя на ділянках профілю,

перпендикулярні осі деталі.

Внаслідок зазначених конструктивних змін, бічна площина профілю різця займає положення (вигляд у плані), при якому вона виходить із зіткнення з деталлю.

Існують інші способи поліпшення умов різання на ділянках профілю, перпендикулярних осі. До них відносяться: заточування на різцях додаткових кутів або поворот осі різця щодо осі деталі.

Вказівка ​​щодо вибору допусків на виготовлення фасонних різців.

При призначенні допусків на виготовлення фасонного різця необхідно насамперед вибрати базові поверхні деталі (радіальні та осьові).

Розрізняють внутрішні та зовнішні бази. Положення внутрішніх баз щодо зовнішніх визначається налаштуванням верстата. Зовнішніми базами є вісь і торець деталі. За внутрішні бази приймають поверхні деталі, розміри чи відстані яких задані від зовнішніх баз із найвищою точністю.

Як показано на малюнку 8, від положення базової поверхні БР, пов'язаної радіальним базовим розміром r Б c віссю деталі, що є для неї зовнішньою базою обробки, безпосередньо залежить лише діаметр d Б.

Малюнок 8 - Технологічний комплекс поверхонь оброблюваних

фасонним різцем, внутрішня та зовнішня бази обробки.

Поверхні I та П пов'язані з поверхнею Бр розмірами глибини профілю. Внутрішньою осьовою базою Б0 є тут один із стиків поверхонь, пов'язаний із зовнішньою базою (торцем деталі) осьовим базовим розміром l Б; осьове положення вузлових точок I і 2 (l1 і l2) щодо торця деталі залежить від розміру l Бі переданих різцем на деталь розмірів, ширини профілю l 01і l 02

Зручно в такий спосіб розділяти розміри, що використовуються при проектуванні та експлуатації фасонних різців:

· Радіальні базові розміри;

· Розміри глибини профілю;

· осьові базові розміри;

· Розміри ширини профілю;

· Розміри, що характеризують форму поверхонь.

Налагодження фасонного різця в радіальному напрямку на обробку заданої деталі виконують за базовим розміром (внутрішньою базою).

Отримання базового розміру деталі може бути виконана з певною точністю, яка лімітується допуском на налагодження. Його можна прийняти рівним.

Розміри глибини та ширини профілю деталі обчислюються за формулами:

(1.24)

Розміри глибини профілю різця відрізняються від відповідних розмірів профілю деталі та обчислюються за аналогічними формулами з точністю до 0,01 мм, а розміри ширини окремих ділянок профілю збігаються з розмірами відповідних ділянок профілю деталі.

Допуск на глибину профілю деталі визначається за такою формулою:

Для вибору допусків на глибини профілю різця використовується формула

де - Допуск на відповідну глибину профілю деталі;

Коефіцієнт спотворення.

При визначенні допусків розміри ширини профілю виходять із того, що ширини профілю різця дорівнюють ширинам профілю деталі. Крім того, відхилення від розрахункових розмірів геометричних параметрів не впливають на ширину профілю. Тому, враховуючи лише компенсацію експлуатаційних похибок, можна прийняти:

(1.27)

де - Допуск на ширину профілю різця;

Допуск на ширину профілю виробу.

Допуски переднього та заднього кутів впливають на відхилення глибини профілю різця. Встановлено, що при рівних відхиленнях кутів і ,

задній кут викликає більші похибки глибини профілю, ніж передній. Тому рекомендується вибирати величини допусків кутів і однаковими за величиною, але різними за знаком. З іншого боку, знак допуску переднього кута слід брати позитивним, а заднього - негативним.

Допуски на діаметри різця призначаються за формулою

Побудова шаблонів контролю профілю різців.

За результатами корекційних розрахунків можна побудувати профілі шаблонів контролю точності шліфування фасонних поверхонь різців. Для цього через базові поверхні або точки паралельно і перпендикулярно осі або базі кріплення різця проводять координатну лінію, від якої в перпендикулярних напрямках відкладаються відстані, що визначають відносне положення всіх точок фасонного профілю. Розташування вузлових точок по глибині фасонного профілю шаблону визначається розрахунковим шляхом, а осьові відстані дорівнюють осьовим відстаням між однойменними вузловими точками фасонного профілю деталі.

Для полегшення контрольних вимірювань точності виготовлення фасонного профілю шаблонів доцільно на виконавчих кресленнях шаблонів, крім координатних розмірів, обчислити та вказати кути нахилу контурних ділянок, а також довжини всіх лез.

Допуски на точність виготовлення заданих кресленням лінійних розмірів фасонного профілю шаблону 0,01 мм.

Контршаблон використовується для перевірки фасонного профілю шаблону. Розміри профілю відповідають розмірам шаблону і відрізняються точності виготовлення. Допуски на точність виготовлення контршаблону приймаються рівними 50% допусків на виготовлення шаблону.

Так як контроль профілю різця шаблоном і профілю шаблону контршаблоном проводиться "просвіт", то робочі ділянки шаблону і контршаблона виконують у вигляді вузької смужки шириною 0,5-1,0 мм. У точках внутрішніх сполучень ділянок фасонного профілю без закріплень виконуються отвори або прямокутні прорізи з метою щільного контакту з поверхнею, що вимірювається.

Розробка та оформлення виконавчих креслень фасонних різців.

На робочих виконавчих кресленнях фасонні різці мають бути зображені двох проекціях. Точні розміри різців задані кресленнями шаблонів і тому повторне проставляння розмірів фасонного профілю на кресленнях різців не є обов'язковим.

Для правильної орієнтації фасонного профілю різця в процесі шліфування на виконавчих кресленнях повинні бути вказані діаметри або відстані до базових поверхонь крайніх вузлових точок фасонного профілю різця.

Основними розмірами, які мають бути зазначені на виконавчих кресленнях фасонних різців, є: габаритні розміри, розміри базових отворів або поверхонь, глибина та кут заточування, діаметр контрольного кола на торці круглих різців, якщо воно передбачено розрахунком, розміри кріпильного вінця.

Щоб виключити у процесі роботи можливість повороту круглих фасонних різців на оправках, на торцях різців виготовляють або кільцеві пояски з рифлення прямокутного перерізу, або отвори під штифт.

Штифт вставляється в отвір різця, а рифлення, як у першому, так і в другому варіанті виконання, стикаються з рифленим паском стояків, в яких закріплені різці. Крок зубців рифлень 3-4 мм. Існує спосіб закріплення за допомогою клинових канавок.

На круглих різцях малих діаметрів, що зрізають стружку малого перерізу, ніяких конструктивних заходів, що запобігають повороту різців, не робиться; різці кріпляться лише з допомогою сил тертя.

Довжина призматичних різців має бути 75-100 мм, щоб різець можна було переточувати багато разів. Однак остаточна довжина різця повинна бути узгоджена з місцем встановлення на верстаті. Для точної установки різця на висоті центру деталі та збільшення стійкості різця в робочому положенні в нижній частині виготовляють отвір для регулювальної шпильки.

Проектування протяжок

загальні вказівки

Приступаючи до розробки конструкції протяжки, конструктор повинен мати чітке уявлення про те, яким вимогам має задовольняти проектовану протяжку. Залежно від конкретних виробничих умов, вимоги бувають різними. В одних випадках потрібно, щоб протяжка мала найбільшу стійкість, в інших – щоб вона забезпечувала найменшу шорсткість та найбільшу точність, у третіх – потрібно, щоб протяжка мала найменшу довжину (іноді навіть обмежену конкретним розміром). Протяжки, які задовольняють однією з цих вимог, можуть задовольняти іншим. Наприклад, протяжки для обробки особливо точних отворів з високим класом чистоти поверхні повинні мати велику кількість чистових зубів та працювати з малими подачами. Часто чистова частина протяжки в цьому випадку виявляється довшою за чорнову. Тому такі протяжки не можуть бути короткими.

При використанні методики, що викладається нижче, можна проектувати протяжки, що задовольняють різним вимогам. Однак, залежно від конкретних виробничих умов та вимог, що висуваються до деталі, конструктор, використовуючи дані рекомендації, може доповнювати або змінювати вихідні величини, наведені в таблицях.

Так, у разі високих вимог до шорсткості деталі конструктор повинен збільшити число чистових зубів у порівнянні з числом зубів, наведеним у відповідній таблиці. При цьому не допускати великих подач на чорнових зубцях, вибираючи з прорахованих варіантів такий, в якому подачі будуть найменшими.

При конструюванні протяжок велику увагу необхідно приділяти вибору оптимального варіанта різання, так як плавність роботи, нормальне розміщення або відведення стружки, стійкість та ін. Експлуатаційні якості інструменту багато в чому залежать від прийнятої схеми різання.

Методика розрахунку протяжок різних типів багато в чому аналогічна крім розрахунку деяких конструктивних елементів.

Методика проектування круглих протяжок.

Вихідними даними для проектування протяжки є:

а) дані про оброблювану деталь (матеріал і твердість, розміри отвору до і після протягування, довжина обробки, клас чистоти та точність обробки, а також інші технічні вимоги до деталі);

б) характеристика верстата (тип, модель, тягове зусилля та потужність приводу, діапазон швидкостей, довжина ходу штока, тип патрона);

в) характер виробництва;

г) ступінь автоматизації та механізації виробництва.

Вибір матеріалу протяжки.

Проектування протяжки починається з вибору матеріалу протяжки. При цьому необхідно враховувати:

· властивостей оброблюваного матеріалу,

· виду протяжки,

· Характеру виробництва,

· Клас чистоти та точності поверхні деталі (додаток 6).

Для сталі, керуючись додатком 5, попередньо встановлюють, якої групи оброблюваності відноситься сталь заданої марки. Якщо стали заданої марки в додатку 5 немає, вона відноситься до тієї групи оброблюваності, в якій знаходиться марка сталі, найбільш близька до неї за хімічним складом і твердості, або за фізико-механічними властивостями.

Вибір способу з'єднання тіла протяжки та хвостовика

Протяжки за своєю конструкцією можуть бути: цілісними, зварними та збірними. Всі протяжки із сталі ХВГ виготовляються цільними, незалежно від їхнього діаметра.

Рисунок 11 - Ріжуча частина протяжки з підйомом на кожний зуб

а) загальний вигляд; б) поздовжній профіль чорнових та чистових зубів; в) поздовжній профіль калібрують зубів; г) поперечний профіль чорнових зубів; д) варіанти виконання канавок для поділу стружки.

Протяжки ж з швидкорізальної сталі марок Р6М5, Р9, P18 повинні виготовлятися цільними коли їх діаметр; звареними з хвостовиком, зі сталі 45Х якщо ; зварними або з вкрутишем із сталі 45Х, якщо D>40 мм.Зварювання хвостовика зі стрижнем протяжки проводиться по шиї з відривом 15-25 мм від початку перехідного конуса.

Рисунок 12 Ріжуча частина протяжки змінного різання.

а) загальний вигляд ріжучої частини (I-чорнові зубці; П-перехідні зубці; Ш-чистові зубці; IV-калібруючі зуби);

б) поздовжній профіль зубів;

в) поперечний профіль чорнових та перехідних зубів (1-прорізний зуб; 2-зачищаючий зуб);

г) поперечний профіль чистових секційних зубів;

д) поперечний профіль чистових зубів (3-другий зуб другої секції; 4-перший зуб другої секції; 5-другий зуб першої секції; 6-перший зуб першої секції).

Тип хвостовика вибирається залежно від виду патрона, що є на протяжному верстаті. Розміри хвостовиків наведено у додатку 7.

Для того, щоб хвостовик вільно проходив через отвір, попередньо підготовлений в деталі, і щоб він в той же час був досить міцним, діаметр його вибирають по таблицях найближчим меншим діаметром отвору деталі до протягування. Якщо вибраному діаметру хвостовика відповідає зусилля протягування, допустиме за умовою його міцності, значно більше, ніж тягове зусилля верстата Q, діаметр хвостовика можна зменшити з конструктивних міркувань.

Вибір переднього та заднього кутів. Передній кут (додаток 8) призначається залежно від оброблюваного матеріалу та виду зубів (чорнові та перехідні, чистові та калібрують).

Визначення припуску під протягування здійснюється за формулою:

(2.1)

де - найбільший розмір отвору, що обробляється,

(2.2)

де - Найменший розмір попереднього підготовленого отвору; допуск на діаметр отвору.

Визначення підйому на зуб.

Для протяжок, що працюють за профільною схемою різання, підйом на зуб робиться однаковим для всіх ріжучих зубів (додаток 9). На останніх двох-трьох ріжучих зубах підйом поступово зменшується в напрямку до зубрів, що калібрують.

У протяжок змінного різання підйом чорнових зубів визначається за стійкістю. Стійкість протяжки визначається стійкістю її чистової частини; стійкість чорнової частини повинна дорівнювати або повинна бути дещо більшою але, в жодному разі не менше стійкості чистової частини.

Зазвичай підйоми на зубах чистової частини становлять 0,01-0,02 мм на діаметр. Найменші значення підйомів застосовуються рідко через труднощі їх виконання та контролю. У зв'язку з тим, що чистова частина протяжок змінного різання має два типи зубів: перший - з підйомом на кожен зуб (рисунок 14,а) і другий - (малюнок 14,6) з підйомом на секцію з двох зубів, при одному і тому а підйомі на діаметр товщина виходить різною.

Малюнок 14-Товщина зрізу чистової частини протяжки змінного різання.

При підйомі кожен зуб товщина зрізу дорівнює подвоєної величині підйому набік, тобто. . При секційному побудові зубів вона дорівнює підйому, тобто. . Подачі, рекомендовані для чистових зубів протяжок змінного різання, вказані в додатку 10. Швидкості різання в залежності від властивостей оброблюваного матеріалу, чистоти та точності обробки вказані в додатку 11. Залежно від обраної швидкості різання за номограмами (додаток 12) визначає стійкість чистової частини протяжки . Якщо для конкретних умов ця стійкість виявиться недостатньою, її можна збільшити, знизивши вибрану швидкість різання. Потім за стійкістю, знайденою для чистових зубів, і прийнятою швидкістю різання знаходять товщину зрізу чорнових зубів.

Визначення глибини стружкової канавки, дивись малюнки 11, 12, 13.

проводиться за формулою:

(2.3)

де - Довжина протягування;

Коефіцієнт заповнення стружкової канавки вибирається за додатком 13.

Для забезпечення достатньої жорсткості протяжки, що має діаметр перерізу дном стружкової канавки менше 40 мм, необхідно щоб глибина стружкової канавки не перевищувала .

Параметри профілю ріжучих зубів в осьовому перерізі вибираються в залежності від глибини стружкових канавок для одинарних протяжок у додатку 13, а для протяжок змінного різання додатка 14.

Оскільки одному профілю додатку 14 відповідає кілька значень кроку, то береться менший їх.

З метою отримання кращої якості обробленої поверхні крок ріжучих зубів одинарних протяжок робиться змінним і рівним

Найбільше число одночасно працюючих зубів обчислюється за такою формулою:

Отримана при розрахунку дрібна частина відкидається.

Визначення максимально допустимої сили різання

Сила різання обмежується тяговим зусиллям верстата або міцністю протяжки в небезпечних перерізах – хвостовиком або западиною перед першим зубом. Найменше з цих зусиль має прийматися як максимально допустима сила різання .

Значення , і визначаються в такий спосіб.

Розрахункове зусилля верстата , що враховує ККД верстата, зазвичай приймається рівним:

(2.5)

де - тягове зусилля за паспортними даними верстата (додаток 15).

Сила різання, що допускається міцністю хвостовика на розрив у перерізі (додатки 7), визначається за формулою:

(2.6)

де – площа небезпечного перерізу.

Значення вибираються залежно від матеріалу хвостовика: для сталей Р6М5, Р9 та PI8- = 400 МПа для сталей ХВГ та 45Х- =300 МПа. Сила різання, що допускається міцністю небезпечного перерізу різальної частини, визначається за формулою:

(2.7)

де – діаметр небезпечного перерізу

Для протяжок із сталей Р6М5, Р9 та PI8 діаметром до 15 мм рекомендується

400...500 МПа;

діаметром понад 15 мм = З5О...400 МПа;

для протяжок із сталі ХВГ (всі діаметри) = 250 МПа.

Визначення осьової сили різання під час протягування.

Здійснюється за формулою:

де - дивись додаток 16.

Діаметр отвору після протягування.

При проектуванні одинарної протяжки отримане значення порівнюється з тяговим зусиллям верстата, з силами різання, міцністю протяжки, що допускається в небезпечному перерізі і по міцності хвостовика.

При проектуванні групової протяжки обчислена за формулою (2.9) сила різання використовується для розрахунку числа зубів у секції:

І призначаються лише групових протяжек за додатком 10.

Визначення діаметра передньої напрямної частини здійснюється діаметром отвору до протягування з відхиленнями по посадках f7 або e8.

Визначення розмірів ріжучих зубів.

У одинарних протяжок діаметр першого зуба приймається рівним діаметру передньої напрямної частини, діаметр кожного наступного зуба збільшується на SZ.

На останніх ріжучих зубах підйом на зуб поступово зменшується. Діаметри цих зубів відповідно 1,2SZ та 0,8SZ.

У протяжок змінного різання перші зуби чорнової та перехідної секцій називаються прорізними, а останні називаються зачищаючими. Кожен із зубів зрізає шар матеріалу однакової ширини з однаковим підйомом SZ.

Зачищаючий зуб виконується циліндричної форми діаметром на () мм менше, ніж діаметр прорізних зубів. Допуск на діаметр ріжучих зубів призначається

Обчислення числа ріжучих зубів у одинарних протяжок виконується за такою формулою:

(2.13)

Число калібруючих зубів приймається.

Число секцій чорнових зубів у протяжок змінного різання визначається за такою формулою:

Якщо при обчисленні виходить дробовим число, воно округляється до найближчого меншого цілого числа. При цьому залишається частина припуску, яку називають залишковим припуском, його визначають за формулою:

(2.15)

Залежно від величини залишковий припуск може бути віднесений до чорнової, перехідної або чистової частини. Якщо половина залишкового припуску перевищує величину підйому зубів у бік першої перехідної секції, то зрізання її призначається одна додаткова секція чорнових зубів. Підйом зубів на перехідній частині вибирається із додатка 10.

Якщо половина залишкового припуску менше величини підйому на бік першої перехідної секції, але не менше 0,02-0,03 мм, залишковий припуск переноситься на чистові зубці, число яких відповідно збільшується. Мікронна частина залишкового припуску переноситься на останні чистові зуби.

Таким чином, число чорнових зубів:

Числа перехідних, чистових і калібрують зубів вибирають за додатком 10 і коригують в залежності від розподілу залишкового припуску. Загальна кількість зубів протяжки:

Крок калібруючих зубів у одинарних циліндричних протяжок приймається рівним:

(t визначається за таблицею додатка 13).

У протяжок змінного різання середні значення кроку чистових і калібрують зубів визначаються за умови (додаток 14):

. (2.19)

Отримані величини кроку округляються до табличних значень.

Перший крок чистової частини (між першим та другим зубами) має більше значення. Змінність кроків переходить з чистової на частину, що калібрує в будь-якій послідовності.

Визначення конструктивних розмірів задньої напрямної частини.

Дня циліндричних протяжок задня напрямна частина має форму циліндра діаметром, що дорівнює найменшому діаметру протягнутого отвору.

Примітка: У довгих та важких протяжок, що підтримуються в роботі люнетом, визначають діаметр задньої опорної цапфи.

Визначення відстані до першого зуба протяжки за формулою:

де - Довжина хвостовика (додаток 7); , то роблять комплект протяжок. Загальна кількість ріжучих зубів ділиться на прийняту кількість проходів таким чином, щоб довжини протяжок кожного проходу були рівними. Діаметр першого ріжучого зуба протяжки даного проходу приймається рівним діаметру зубців, що калібрують у протяжки попереднього проходу.

Призначення конструктивних елементів стружкоподільних канавок у одинарних протяжок проводиться за додатком 17, а у протяжок змінного різання конструктивні елементи для поділу стружки розраховуються в наступному порядку.

Весь периметр стружки зрізається однією секцією, поділяється на рівні частини між зубами секції. На кожен зуб секції припадає частина периметра, що дорівнює:

Число ріжучих секторів, отже, і викружок визначається за такою формулою:

де Б – ширина ріжучого сектора, яку рекомендується

визначати за формулою:

(2.27)

Ширина викруток визначається за формулою:

(2.28)

Число викруток для чистових зубів можна розрахувати за такою формулою (із округленням отриманих результатів до найближчого парного числа):

На останній перехідної секції і всіх чистових зубцях задля забезпечення перекриття выкружек різальними секторами наступних зубів ширина викружок приймається на 2-3 мм менше, ніж перших секціях перехідних зубів, тобто.

При секційному побудові чистових зубів діаметри їх (всередині однієї секції) вибираються однаковими. Це саме стосується останньої секції перехідних зубів.

Радіус викружок призначається залежно від ширини викружки та діаметра протяжки (додаток 18).

Викружки на чистових зубцях і останній секції перехідних зубів наносяться кожному зубі і розташовуються у шаховому порядку щодо попереднього зуба. Якщо протяжка має одну перехідну секцію, вона будується як остання перехідна.

Методика проектування шліцевих протяжок.

Розрізняють три типи шліцевих протяжок: типу А, тип Б і тип В. У протяжок типу А зубці розташовуються в порядку: круглі, фаскові, шліцеві; у протяжок типу Б: круглі, фаскові, шліцеві; у протяжок типу B: фаскові, шліцеві, а круглі відсутні.

Для розрахунку протяжки задають (рисунок 15): діаметр отвору до протягування D0, зовнішній діаметр шліців D, внутрішній діаметр шліців d, число шліців n, ширину шліців, розмір шліців m і кут фаски у внутрішнього діаметра шліцьових пазів (якщо кресленням не задані, конструктор призначає сам). Характер виробництва, матеріал деталі, твердість, довжину протягування l, необхідну шорсткість поверхонь та інші технічні вимоги, а також модель, тягове зусилля Q верстата та хід штока.

Послідовність розрахунку така сама, як і при проектуванні круглих протяжок. Однак, з огляду на конструктивні особливості шліцевого профілю, додатково виконують такі розрахунки.

Визначення найбільших значень ріжучих кромок (рисунок 16) фаскових, шліцевих та круглих зубів.

Довжина різальних кромок на фасонних зубцях приблизно визначається за формулами: для протяжок типу А

Малюнок 15 – Геометричні параметри вихідного профілю шліцевої деталі.

Для протяжок типу В та В

Вступ

Фасонні різці - це інструмент, ріжучі кромки якого мають форму, що залежить від форми профілю деталі, що обробляється.

Фасонні різці працюють у важких умовах, тому що всі ріжучі кромки одночасно вступають у різання та створюють великі зусилля різання. Їх застосування не вимагає високої кваліфікації робітника, а точність оброблюваних деталей забезпечується конструкцією самого різця. Ретельно розраховані та точно виготовлені фасонні різці при правильній установці їх на верстатах забезпечують високу продуктивність, точну форму та розміри оброблюваних деталей.

Точність виготовлення деталей фасонними різцями може бути досягнуто до 9-12 квалітетів точності.

Круглі фасонні різці використовують для точення зовнішніх та внутрішніх поверхонь, а призматичні лише для зовнішніх. Основними перевагами круглих фасонних різців є простота їх виготовлення, велика кількість переточок, порівняно з призматичними різцями. Різці закріплюються на оправці та фіксуються від повороту за допомогою рифлень, зроблених на одному з торців.

Найчастіше рифлення робляться на спеціальному кільці зі штифтом, яке є частиною державки для кріплення різця на верстаті. В цьому випадку у різця свердлиться отвір під штифт.

Довжина профілю фасонного різця береться трохи більше за довжину оброблюваної деталі. Допустима довжина профілю різця L p при кріпленні оброблюваної деталі в патроні обмежена.

Проектування круглого фасонного різця

Фасонні різці це дорогий та складний інструмент. У круглого різця тільки сам різець виготовлений із швидкорізальної сталі, а державка, на якій він кріпитися, виготовлена ​​з конструкційної сталі. Щоб різець не повертався на державці, робиться зубчаста рифлена поверхня.

Для виготовлення круглих різців доцільно застосовувати багатоцільові верстати з ЧПУ.

При обробці на цих верстатах відзначається простота виготовлення навіть найскладніших фасонних профілів.

Основними конструктивними елементами фасонного круглого різця, які необхідно визначити, є:

зовнішній діаметр різця;

діаметр отвору;

профіль фасонного різця;

довжина різця.

Зовнішній діаметр різця задається з урахуванням:

висоти профілю виробу,

відстані необхідної для відведення стружки L,

мінімальне значення величини стінки різця М.

Малюнок 1. Типорозмір фасонної поверхні

Розміри деталі: D – 42 мм; D 1 – 45 мм; l 1 = 3 мм; l 2 - 18 мм; l 3 = 33 мм;

L = 40 мм; f=0,5 мм.

Матеріал, що обробляється - сталь 20XГ

Довжину різця беремо збільшену в порівнянні з довжиною деталі на 4 мм для компенсації неточності установки прутка щодо різця.

На поверхні, що стикається з прутком, робимо кут піднутрення для виключення затирання бічної поверхні різця об пруток.

Для полегшення точної установки різця на висоті центру виробу на тілі різця повинні бути зроблені насічки. Для зручності заточування рекомендується на різці дати контрольну кругову ризику, радіус якої дорівнює hp.

Допуски на точність виготовлення всіх лінійних розмірів різця безпосередньо не задаються. Задаються зазвичай допуски виготовлення всіх розмірів шаблону для даного різця, і профіль різця вимірюється шаблоном. Допуски виготовлення шаблону приймаються не більше 0,01-0,02мм.

Вибір матеріалу різальної частини.

Вибираємо швидкорізальну сталь Р6М5.

Характеристика Р6М5.

Сталь Р6М5 в основному витіснила сталі Р18, Р12іР9і знайшла застосування при обробці кольорових сплавів, чавунів, вуглецевих та легованих сталей, а також деяких теплостійких та корозійностійких сталей.

Міцність цього матеріалу задовільна. Зносостійкість при малих та середніх швидкостях різання підвищена. Даний матеріал має широкий інтервал гартових температур.

Шліфування задовільна.

Сталь Р6М5 використовується для всіх видів ріжучого інструменту при обробці вуглецевих легованих конструкційних сталей; переважно для виготовлення різьбонарізного інструменту, а також інструменту, що працює з ударними навантаженнями.

Хімічний склад сталі Р6М5:

Твердість матеріалу Р6М5 після відпалу – НВ 10 -1 = 255 МПа.

Геометрія фасонного різця.

Фасонний різець, так само як і будь-який інший різець, повинен бути забезпечений відповідними задніми та передніми кутами для того, щоб процес зняття стружки проходив за досить вигідних умов.

Геометричні параметри ріжучої частини - кути б і г - задають у базовій точці (або базової лінії) ріжучої кромки в площині n, перпендикулярній базі кріплення різця. За базову приймають точку А, найвіддаленішу від бази кріплення.

Малюнок 2. Геометричні параметри різальної частини

Передній кут радіального круглого різця виконують при його виготовленні, маючи передню поверхню на відстані h від осі різця, а задній кут отримують за рахунок установки осі різця вище осі деталі на величину h р.:

h p = RЧsin(б)

де R = D/2 – радіус різця в базовій точці (D – максимальний діаметр різця).

Значення передніх кутів радіальних різців призначають табл. 5 залежно від оброблюваного матеріалу та матеріалу різця.

Задній кут різальної кромки різця залежить від форми фасонного різця і від його типу, для круглих фасонних різців задній кут вибирають в межах 100-150. Для розрахунків приймемо 15 0 .

Наведені величини заднього та переднього кутів відноситься лише до зовнішніх точок профілю різця. З наближенням точок, що розглядаються, до центру круглого різця задній кут безперервно зростає, а передній кут зменшується.

Розрахунок фасонного різця

Профіль фасонного різця, як правило, не збігається з профілем оброблюваної деталі, що вимагає коригування профілю різця.

Для цього визначають розміри нормального перерізу для призматичних та осьового перерізу - для круглих різців.

Коригування профілю фасонного різця проводиться двома способами:

графічним;

аналітичним;

Графічні методи забезпечують найбільшу точність, водночас прості і прийнятні при коригуванні профілю нескладних конфігурації різців, при низьких точності вимоги і для орієнтовного визначення профілю складних і точних фасонних різців. Всі вони засновані на знаходженні натуральної величини плоскої фігури, яка визначається нормальним або осьовим перерізом фасонного різця. У практиці коригування профілю фасонного різця виробляють аналітичним методом, що забезпечує високу точність.

При задньому і передньому куті рівним 0 профіль різця точно збігатиметься з профілем деталі.

У нашому випадку кути не дорівнюють 0, в цьому випадку можна помітити, що профіль різця в порівнянні з профілем деталі змінюватися, всі розміри профілю, що вимірюються перпендикулярно осі деталі, на різці змінюватися.

Визначимо для нашого різця профіль ріжучої кромки двома способами та порівняємо їх.

Перший спосіб: Графічний,

Другий спосіб: аналітичний.

Графічний розрахунок профілю різця

Профільування зводиться до наступного. Характерні точки 1, 2, 3 горизонтальної проекції деталі переносять на горизонтальну вісь вертикальної проекції деталі, а потім радіусами, описаними з центру вертикальної проекції деталі, переносять на слід передньої поверхні різця. Цим досягають корекції від наявності переднього кута. Отримані точки переносять зі сліду передньої поверхні радіусами, описаними з центру різця, горизонтальну вісь його вертикальної проекції. Внаслідок цього перенесення вноситься корекція від наявності заднього кута. Отримані точки опускають до перетину з горизонтальними лініями, проведеними з характерних точок горизонтальної проекції деталі.

На рис. 4 крім профілювання, дані додаткові різальні кромки різця, розміри яких можуть бути враховані при оформленні його конструкції: S 1 - ріжуча кромка, що готує відрізку деталі від заготовки (як правило - прутка); вершина її має виступати межі робочого профілю різця, т. е. t - має бути менше (чи одно) t mах. При цьому ширина канавки під відрізку повинна бути на 0,5... 1 мм ширше за довжину головної різальної кромки відрізного різця. Кут ц повинен бути не менше 15 °.

Додаткова ріжуча кромка S 2 необхідна обробки фаски або підрізання деталі; S 5 = 1...2 мм - перекриття; S 4 = 2...3 мм - зміцнююча частина.

Таким чином, довжина різця

L Р = l д + S 2 + S 4

де l д - Довжина деталі.

L p = 40 + 15 + 2 = 57 мм

Малюнок 4. Графічний метод профілювання різця із заточуванням під кутом г

Діаметр круглого фасонного різця визначимо графічним способом. Найбільша глибина оброблюваного профілю

d min , d max - найбільший і найменший діаметри профілю деталі, що обробляється.

По найбільшій глибині профілю, що обробляється за табл. 3 знаходимо

D = 60 мм, R1 = 17 мм.

де, R = D/2-радіус різця в базовій точці (D - максимальний діаметр різця).

Для отримання заднього кута круглого фасонного різця вершина його у роботі встановлюється нижче осі різця з відривом h.

Рисунок 5. Визначення задніх кутів фасонного різця

Розраховуємо висоту заточування фасонного різця з базовою точкою щодо осі деталі:

h p =17 * sin25 = 7,1 мм

Фасонний контур розбивається деякі ділянки, базові точки, що характеризують кінці ділянок, позначаються цифрами і визначаються координати всіх базових точок, тобто. складається таблиця 1 (див. рисунок 5).

Базові точки бажано розташувати те щоб вони попарно мали одні й самі радіуси r, що скорочує обсяг корекційних розрахунків. Невідомі координати точок визначаються шляхом розв'язання прямокутних трикутників. Наприклад: задається розмір l i після цього визначається радіус точки r 1 , а потім, маючи радіус, аналогічним способом отримують розмір l i ” . Точність розрахунку координат точок деталі 0,01 мм.

Так як фасонний різець зазвичай повинен бути розрахований по ряду вузлових точок, то для зручності розрахунки можна подати у вигляді таблиці

Таблиця 1

Аналітичний розрахунок профілю фасонного різця

Вирішуючи елементарні геометричні завдання, Кількість характерних точок за якими визначимо радіуси точок профілю деталі, як і геометричному методі - 8.

Позначимо цифрами 1,2,...., i умовно точки заданого профілю, радіуси r 1 ,r 2 .... вузлових точок та відстані вздовж осі між ними l 21 .......l i1 визначені з креслення деталі та зведені в таблицю 1. Нехай точка 1 розташована на висоті центру обертання деталі (базова точка). Через точку 1 проведемо передню поверхню різця під кутом р 1 . Внаслідок нахилу передньої поверхні інші вузлові точки (2, 3, ..., i) розташовуються нижче за центр обертання деталі.

Для розрахунку профілю круглих та призматичних фасонних різців необхідно визначити відстані C i1 по передній грані від точки i до точки 1.

Де r 1 , ri - радіуси базової та i-ої вузлової точки відповідно.

Отже, величина C i1 не пов'язана з конструктивною формою різців, тобто формула справедлива як призматичних, так і круглих різців.

Визначаємо радіус R i різців для зовнішньої обробки:

де г 1 б 1 - передній і задній кути для базової точки 1;

Визначаємо відстань глибини профілю в осьовому перерізі круглого фасонного різця:

t 2 = 30-29,5 = 0,5 мм

t 3 = 30-29,5 = 0,5 мм

t 4 = 30-26 = 4 мм

t 5 = 30-24,8 = 5,2 мм

t 6 = 30-26 = 4 мм

t 7 = 30-29,5 = 0,5 мм

t 8 = 30-29,5 = 0,5 мм

Порівняємо розміри різця, отримані двома методами:

Таблиця 2.

Таким чином, максимальна розбіжність між двома методами становила 1,163%. Зіставляючи ці два методи розрахунку профілю фасонного різця, визначаємо, що найбільш точним є аналітичний метод.

Похибка не велика, тому для дрібносерійного виробництва можна використати графічний метод.

Проектування шаблону та контршаблону

За результатами корекційного розрахунку будується профіль шаблону контролю точності профілю фасонної поверхні різця після шліфування, і контршаблон для контролю профілів шліфувального кола для обробки профілю різця. Для цього через базову точку паралельно осі проводять координатну пряму, від якої відкладають обчислені значення висоти профілю різця характерних точках ДR i . Осьові розміри профілю різців з віссю, паралельної осі деталі, дорівнюють осьовим розмірам деталі.

Криволінійні ділянки профілю задані у вигляді дуги радіуса r, величина якого визначається з використанням координат трьох характерних точок, розташованих на криволінійній ділянці, або координатами ряду точок, через які проходить крива.

Точність виготовлення профіля ±0,01. Для полегшення шліфування за профілем виконується фаска під кутом 30°. Матеріал шаблону – сталь 20ХГ, твердість HRC 58...62.

черв'ячний фреза ріжучий

Вихідні дані: Малюнок 54, варіант 9

Малюнок 1.1 Ескіз деталі, що виготовляється.

Марка матеріалу дроту Латунь Л62: ув = 380 МПа;

Тип різця – круглий.

Розраховуємо висотні розміри профілю у вузлових точках на деталі за формулами:

t2 = (d2 - d1)/2; (1.1)

t3 = (d3 - d1)/2; (1.2)

t4 = (d4 - d1)/2; (1.3)

де d1, d2, d3, d4 – діаметри оброблених поверхонь на деталі.

t2 = (24-20)/2 = 2 мм;

t3 = (28-20)/2 = 4 мм;

t4 = (36-20)/2 = 8 мм;

tmax = t4, мм.

Виберемо габаритні та конструктивні розміри різця за таблицею 1 , величини переднього г та заднього б кутів різця за таблицею 3 .

Таблиця 1.1 Габаритні та конструктивні розміри

Таблиця 1.2 Величини переднього та заднього кутів

Латунь Л62

Розрахуємо для кожної вузлової точки висотні розміри профілю різця, виміряні вздовж передньої поверхні.

xi = (ri · cos (г - гi) - r1) / cos г; (1.4)

де ri – радіуси вузлових точок на профілі деталі;

г - величина переднього кута у базовій точці 1;

гi - величини передніх кутів для розрахункових точок на профілі різальної кромки різця.

sin гi = (ri-1/ri) · sin г; (1.5)

sin г2 = (r1/r2) · sin г = (10/12) · sin3 = 0,04361;

г2 = 2,5? = 2?30ґ;

sin г3 = (r1/r3) · sin г = (10/14) · sin3 = 0,03738;

г3 = 2,14? = 19?8?;

sin г4 = (r1/r4) · sin г = (10/18) · sin3 = 0,02908;

г3 = 1,67? = 19?40ґ;

х2 = (r2·cos(г-г2)-r1)/cosг = (12·cos(3-2,5)-10)/cos3 = 2,0023 мм;

х3 = (r3·cos(г-г3)-r1)/cosг = (14·cos(3-2,14)-10)/cos3 = 4,004 мм;

х4 = (r4·cos(г-г4)-r1)/cosг = (18·cos(3-1,67)-10)/cos3 = 8,0061 мм;

Розрахуємо висотні розміри профілю різця, необхідні для його виготовлення та контролю.

Висотні розміри профілю кожної вузлової точки задаємо в радіальному перерізі.

Ті = R1 – Ri; (1.6)

Де R1 ,Ri - радіуси кіл, що проходять через вузлові точки профілю різця

Ri = (R12 + xi2-2 R1xicos (б + г)) 1/2 (1.7)

R2= (R12+x22-2 R1x2cos(б+ г))1/2=(252+2,00232-2 25 2,0023 cos(10+3))1/2=23,0534 мм;

R3= (R12+x32-2 R1x3cos(б+ г))1/2=(252+4,0042-2 25 4,004 cos(10+3))1/2=21,118 мм;

R4= (R12+x42-2 R1x4cos(б+ г))1/2=(252+8,0061 2-2 25 8,0061 cos(10+3))1/2=17,293 мм;

Т2 = R1 - R2 = 25-23,0534 = 1,9466;

Т3 = R1 - R3 = 25-21,118 = 3,882;

Т4 = R1 - R4 = 25-17,293 = 7,707;

Перевіримо результати аналітичного розрахунку величин Т2, Т3, Т4 графічною побудовою профілю різця.

• 1) Викреслимо деталь у двох проекціях на координатних площинах V та H. Площина V-вертикальна, проходить перпендикулярно до осі деталі, площина H-горизонтальна, збігається з напрямком подачі різця.
• 2) Позначимо на проекціях деталі вузлові точки профілю цифрами 1,2,3,4.
• 3) Викреслити на площині V контури проекцій передньої та задньої поверхонь різця. Проекція передньої поверхні круглого різця - пряма лінія 1Р, проведена з точки 1 під кутом г до горизонтальної осьової лінії деталі. Проекція задньої поверхні круглого різця - кола радіусів R1, R2, R3, R4 проведені з центру Ор через точки перетину лінії 1`Р з контурними колами профілю деталі. Центр різця Ор лежить на лінії 1`О, проведеної з точки 1` під кутом б до горизонтальної осьової лінії деталі на відстані, що дорівнює радіусу R1, тобто. 1`О = R1.
• 4) Викреслити на координатній площині H профіль різця в нормальному перерізі, для чого:
  • а) виберемо довільно центр О1 перетину слідів площин N та H;
  • б) із центру О1 проведемо пряму NN, радіально спрямовану;
  • в) перенесемо за допомогою циркуля висотні розміри профілю різця із площини V на площину H.
• 5) Виміряємо на кресленні висотні розміри кожної вузлової точки профілю різця Т2, Т3, T4 і розділимо отримані величини на прийнятий масштаб графічного профілювання різця, результати занесемо в таблицю та зіставимо з результатами аналітичного розрахунку.

Таблиця 1.3

Визначаємо розміри додаткових ріжучих кромок.

Додаткові різальні кромки готують відрізку деталі від прутка. Висота кромок не повинна бути більшою за висоту робочого профілю різця, ширина дорівнює ширині ріжучої кромки відрізного різця.

b = tmax + (5...12) = 5 + 12 = 17 мм

Lр = lд + b1 + c1 + c2 + f = 55 + 3 + 2 + 2 + 2 = 64 мм

розміри: b1-2 мм, с1 = 2 мм, с2 = 2 мм, f = 2 мм.

Приймаємо b = 6 мм, b1 = 3 мм, с1 = 2 мм, с2 = 2 мм, f = 2 мм.

Для зменшення тертя різця про заготівлю на ділянках профілю перпендикулярних до осі деталі заточуємо кут рівний 3?.

Розробляємо креслення шаблону та контршаблону для перевірки профілю різця на просвіт.

Профіль шаблону є негативним профільом різця. Висотні розміри профілю шаблону дорівнюють відповідним висотним розмірам профілю різця. Осьові розміри між вузловими точками профілю деталі. Для побудови шаблону необхідно через базову основну точку 1 провести координатну горизонтальну лінію, від якої в напрямах, перпендикулярних до неї, відкласти висотні розміри профілю різця. Допуск виготовлення висотних розмірів профілю шаблону ±0,01, лінійних +0,02…0,03.

Ширина шаблону

Lш = LР + 2 · f = 64 + 2 · 2 = 68 мм; (1.17)

де: LР – ширина різця; f = 2мм.

Малюнок 1.2. Додаткові різальні кромки фасонних різців

Малюнок 1.3 Шаблон та контршаблон

Рисунок 1.4 Різець фасонний призматичний