ГОУ ВПО «Воронежский государственный
технический университет»
Кафедра «Автоматизированное оборудование
машиностроительного производства»
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТОВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению курсового проекта
по дисциплине
«Режущий инструмент»
для студентов специальности 151002
«Металлообрабатывающие станки и комплексы»
очно-заочной сокращенной формы обучения
Воронеж 2010
Составители: докт. техн. наук С.Ю. Жачкин,
УДК 621.91.02(07)
Расчет и проектирование инструментов: методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Режущий инструмент» для студентов специальности 151002 «Металлообрабатывающие станки и комплексы» очно-заочной сокращенной формы обучения / ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. С.Ю. Жачкин, Воронеж, 2010. 21 с
В методических указаниях изложены требования и общие вопросы по выполнению курсового проекта, составлены задания с необходимыми исходными данными.
Выполнение задания дает студентам возможность получения навыков в конструировании и расчетах режущих инструментов с использованием государственных стандартов, учебной и справочной литературы.
Предназначены для студентов 3-го, 5-го курсов специальности 151002 «Металлообрабатывающие станки и комплексы» очно-заочной сокращенной формы обучения
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD 97 и содержатся в файле 03.doc.
Табл 6. Ил. 3. Библиогр. 7 назв.
Рецензент канд.техн.наук Л.А. Иванов
Ответственный за выпуск зав. кафедрой канд. техн. наук, проф. В.М. Пачевский
Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета.
ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010.
Курсовой проект по дисциплине «Проектирование инструмента» имеет своей целью закрепить теоретические знания, научить студентов самостоятельно решать инженерные задачи по проектированию типового и специального режущих инструментов с использованием стандартных методик и элементов САПР.
При выполнении курсового проекта студенты решают задачи по выбору типа и конструкции инструмента, материала его режущей части, назначению оптимальных геометрических и конструктивных параметров инструмента при работе в условиях автоматизированного производства.
В проекте могут быть отражены вопросы исследовательского характера: изменение точности при обработке деталей в зависимости от переточек инструмента, влияние геометрических параметров инструмента на точность обработки, точность позиционирования инструмента, способы повышения стойкости инструмента и др.
И ТРЕБОВАНИЯ К ЕГО ОФОРМЛЕНИЮ
Курсовой проект включает: расчет и конструирование режущих инструментов приведенных в задании.
Предлагаемые задания разделены на 5 групп. Каждая группа состоит из десяти вариантов. Номер группы заданий определяется по предпоследней цифре зачетной книжки (для цифр 6-0 брать группы заданий 1-5 соответственно), а номер варианта - по последней цифре зачетной книжки. Задания могут выдаваться преподавателем, как по номерам зачетной книжки, так и индивидуально.
Исходные данные, необходимые для проектирования, но не указанные в задании, выбираются самостоятельно по рекомендованной литературе.
Выполненный курсовой проект должен состоять из расчетно-пояснительной записки и рабочих чертежей спроектированных режущих инструментов.
Расчетно-пояснительная записка выполняется на писчей бумаге формата А4 и должна содержать задание на проектирование; оглавление; расчет и конструирование каждого инструмента; список литературы и стандартов.
Расчетная часть должна включать расчет размеров инструмента; обоснование выбора размеров, которые не подлежат расчету, и конструктивных особенностей инструмента; обоснование выбора материала и геометрических параметров режущей части инструмента. Расчеты и обоснования должны быть конкретными, при необходимости содержать поясняющие рисунки, их следует подтверждать ссылками на соответствующие литературные источники с указанием страниц, номеров таблиц и т.д.
Графическая часть выполняется на отдельных листах. Форматы, масштабы изображений и общие требования графического материала должны соответствовать стандартам ЕСКД. Предпочтение отдается выполнению графического материала с использованием ЭВМ.
Рабочий чертеж инструмента должен содержать все данные, необходимые для его изготовления. На чертеже необходимо указать все размеры с соответствующими допусками; необходимые проекции и сечения, поясняющие его конструкцию. На чертеже должны быть показаны обозначения шероховатости поверхностей, мест сварки и пайки, все точностные характеристики, а также приведены технические требования к готовому инструменту с указанием материала, требуемой твердости, дополнительной термохимической обработки, содержания маркировки, технические условия на изготовление и заточку (для специального инструмента) или ГОСТ на технические условия (для стандартного инструмента).
Для упрощения вычерчивания рабочих чертежей фрез и других многолезвийных инструментов допускается вычерчивать 2-3 зуба, а винтовые режущие лезвия выполнять в виде прямых линий.
Чертежи режущих инструментов сборной конструкции должны иметь спецификацию. Допускается приводить спецификацию на чертеже.
Протяжка. Проектирование протяжек требует комплексного решения ряда вопросов, специфичных для этого вида инструмента. Протяжки являются сугубо специальным инструментом. Выбор их параметров зависит от формы, размеров обрабатываемой детали и станка, применяемого для протягивания.
Основными этапами расчета протяжек являются: определение подачи на зуб и расчет стружечных канавок для размещения в них стружки, силы резания, расчет на прочность и определения обшей длины протяжки.
Основные элементы режущей и калибрующей части плоских протяжек определяют по той же методике, что и для круглых протяжек.
При выборе схемы резания при протягивании предпочтение следует отдавать групповой схеме резания.
Протяжки для наружного протягивания выполняются цельными из быстрорежущих или легированных сталей или сборными, состоящими из секций или зубьев (с механически закрепляемыми пластинами) и корпуса, который крепится на ползуне станка. Варианты крепления режущих элементов сборных плоских протяжек приведены в литературе: /2, с.60-77; 3, с.268-286; 4, с.55-70; 6, с.170-173/ - для круглых протяжек, /2, с.77-80; 4, с.73-78; 6, с.484-485/- для плоских протяжек.
При выполнении графической части проектирования протяжек для наружных поверхностей вычерчивают сборочный чертеж общего вида комплекта протяжек и рабочий чертеж одной из секций.
Алгоритм проектирования:
Рассчитывают припуск под протягивание;
Назначают подачу на зуб;
Выбирают профиль, размеры зуба и стружечных канавок;
Определяют шаг зубьев;
Назначают геометрические элементы лезвия режущих и калибрующих зубьев;
Из условия прочности инструмента определяют максимальное число одновременно работающих зубьев;
Определяют размеры режущих зубьев;
Определяют размеры калибрующих зубьев;
Уточняют число режущих зубьев по ГОСТ;
Уточняют число калибрующих зубьев (в зависимости от типа протяжки);
Рассчитывают длину протяжки от торца хвостовика до первого зуба;
Назначают конструктивные размеры хвостовой части протяжки;
Определяют общую длину протяжки;
Проверяют конструкцию протяжки на прочность;
Назначают предельные отклонения на основные элементы;
Выполняют рабочий чертеж.
Фреза дисковая модульная. Расчет дисковой модульной фрезы сводится к определению координат точек профиля зубьев и конструктивных и геометрических параметров по справочным данным.
Литература: /2,с.192-195; 3, с.304-308; 4, с.152-158; 5, с.508-516; 6, с.178-180/.
Алгоритм расчета:
Назначаем исходя из данных об изготовляемом колесе по таблицам значения координат для любой точки профиля фрезы, отсчитываемых от дна впадины зуба;
Находят координаты центров закруглений во впадине зуба;
Находят радиусы закруглений;
Находят координаты точек профиля зуба. Профиль типа 1 предназначен для фрез № 1-5, а профиль типа 2 – для фрез № 6-8. Приведенные в таблице значения координат даны для модуля 100 мм. Для других значений модуля табличные значения надо разделить на 100 и умножить на модуль нарезаемого колеса.
Фреза червячная шлицевая. Проектирование червячной шлицевой фрезы сводится к определению профиля режущих кромок инструмента аналитическим методом, конструктивных и геометрических параметров инструмента по таблицам и выполнению проверочного расчета по определению величины переходной кривой у основания шлицев.
Выбор конструктивных размеров червячных шлицевых фрез с эвольвентным профилем аналогичен выбору конструктивных размеров червячных модульных фрез с таким же профилем.
При расчете червячных шлицевых фрез следует учитывать некоторые их особенности: угол зацепления эвольвентно-шлицевых соединений равен 30°, шлицевые валы имеют укороченную высоту зуба, шлицевые валы изготавливаются с двумя формами впадины между зубьями - с плоским и закругленным дном.
Литература: /2, с.262-269; 4, с.135-149; 5, с.566-577; 6, с.194-198/.
Алгоритм расчета:
Записать уравнение профиля изделия, затем переписать полученные уравнения в системе координат, связанной с инструментом;
Найти уравнения последовательных положений профиля изделия в системе координат, связанной с инструментом;
Найти частные производные от уравнений по угловому параметру;
Определить уравнения режущих кромок фрезы;
В зависимости от типа шлицевого валика определить величину переходной кривой.
Резец фасонный. При проектировании круглых и призматических фасонных резцов производят выбор геометрических параметров, определяют диаметр посадочного отверстия и определяют профиль режущей части резца графическим и аналитическим методами.
На чертеже фасонного резца выполняют графический способ построения профиля, рабочий чертеж резца, шаблон и контршаблон.
Литература: /2,с.55-60; 3, с.132-153; 4, с.21-34; 6, с.148-153/.
Алгоритм расчета:
Определяем геометрические параметры инструмента по таблицам;
Строят профиль детали в масштабе;
Проецируют выбранные точки детали проецирующую ось и получают профиль инструмента;
Определяют наружный диаметр резца;
Определяют номинальный диаметр инструмента, его габаритные и конструктивные размеры;
Достраивают профиль резца в радиальном сечении;
Строят шаблон и контршаблон;
Выполняют рабочий чертеж инструмента.
Зенкер и развертка насадные. Основными этапами проектирования насадных зенкера и развертки цельной или сборной конструкции являются: определение исполнительного диаметра рабочей части инструмента с учетом допуска на обрабатываемое отверстие и выбор геометрических и конструктивных параметров инструментов по справочным данным.
В графической части задания для инструментов сборной конструкции выполняют общий вид инструмента и рабочие чертежи всех элементов конструкции.
Литература: /2, с.117-129; 3, с.199-219; 4, с.42-52; 5, с.396-414; 6, о.157-160/.
Алгоритм расчета:
Определяем диаметр зенкера;
Выбирают материал пластины режущей части;
Определяем геометрические и конструктивные параметры рабочей части;
Конструктивные элементы принимают по справочным данным;
Выбирают размеры конического отверстия и шпоночного паза;
Назначают технические требования;
Выполняют рабочий чертеж.
Метчик. Расчет метчиков предусматривает определение передних и задних углов, характеристик затылования задней поверхности зуба, вида и размера стружечных канавок, угла заборного конуса, конструктивных параметров рабочей части и хвостовика, размеров профиля резьбы метчика и назначение на них допусков.
Графическая часть задания включает помимо рабочего чертежа метчика схему расположения допусков с указанием их численных значений.
Литература; /2, с. 169-177; 3, с.331-342; 4, с.112-123; 5, с.421-434; 6, с.173-176/.
Алгоритм расчета:
Рассчитывают диаметр заборной части;
Рассчитывают длину заборной части;
Определяют угол заборной части;
Определяют по ГОСТ основные размеры, число стружечных канавок, профиль и размеры канавок;
Определяют передний и задний угол инструмента;
Определяют величину затылования;
Назначают обратную конусность;
Определяют размеры профиля резьбы чистовых метчиков