ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
2.1 Проектирование фасонного призматического резца
2.1.1 Назначение инструмента
Фасонные резцы применяются для обработки поверхностностей сложного профиля на станках токарной группы и реже на строгальных или долбежных станках в условиях серийного и массового производства.
Проектируемый фасонный призматический резец предназначен для обработки детали (рис. 3) из стали 5 .
Рисунок 3 – Деталь
2.1.2 Выбор и обоснование инструментального материала
При выборе режущего материала следует учесть, что он должен обладать высокой твердостью, прочностью, износостойкостью, теплостойкостью, ударной вязкостью, циклической и термодинамической прочностью, теплопроводностью, малым химическим сродством к обрабатываемому материалу, хорошо обрабатываться, не содержать дефицитных элементов и иметь невысокую стоимость [1].
Выбор материалов производят методом последовательного отсеивания по теплостойкости, прочности, износостойкости, технологичности, экономичности [1].
Инструментальные углеродистые и низколегированные стали для изготовления машинных инструментов почти не применяются [1].
Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265-73) используют для изготовления всех режущих инструментов, которые будут использоваться для обработки конструкционных, труднообрабатываемых сталей, чугунов и сплавов с . Рекомендуется применять также безвольфрамовую сталь 11М5Ф [1].
Для обработки заданной детали (сталь 5 ) принимается фасонный призматический резец режущий материал которого сталь P6M5.
Острая дефицитность вольфрама заставила в 70-х годах все страны перейти на вольфраммолибденовую сталь типа Р6М5, что свидетельствует о экономии дефицитного вольфрама.
Сталь Р6М5 способна сохранять свои свойства при высоких температурах. Ударная вязкость и термопластичность выше, чем у Р18 на 50%. Это обусловило её применение в промышленности для резки в условиях повышенных температур. Также Р6М5 хороша тем, что прекрасно держит заточку, прекрасно справляется с ударными нагрузками. Химический состав материала P6M5 представлен в таблице 1. Физико - механические свойства материала P6M5 представлены в таблице 2.
Таблица 1 - Химический состав материала P6M5 в % (усреднено)
C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Mo | W | V | Co | Cu |
0.86 | 0.3 | 0.4 | 0.6 | 0.025 | 0.03 | 3.8 - 4.4 | 1.7 - 2.1 | 0.5 | 0.25 |
Таблица 2 - Физико - механически cсвойства материала P6M5
Плотность ρ, г/см3 | Твердость | После закалки | Температура °С | ||||
После отжига HB | После закалки и отпуска HRCэ | σн, МПа | Ударная вязкость, Дж/м2 | Закалка | Отпуск | Тепло-стойкость, °С | |
8,15 | 3300-3400 | 4,8 |
Технологические свойствастали Р6М5:
- повышенная прочность;
- повышенная склонность к обезуглероживанию и выгоранию молибдена;
- Удовлетворительная шлифуемость.
Сталь Р6М5 соответствует требованиям по экономическим, физико-химическим, механическим и технологическим свойствам для режущей части проектируемого инструмента.
2.1.3 Разработка схемы резания
Схема резания – схема формообразования поверхности обрабатываемой детали путем послойного удаления припуска.
На рисунке 4 показана схема резания призматическим резцом. Резец подается с подачей VS на встречу к заготовке. Самой заготовке придают вращение навстречу резцу со скоростью V. Угол α - главный задний угол, угол γ - главный передний угол.
Рисунок 4 – Схема резания призматического резца
2.1.4 Расчет конструкции и геометрии призматического резца
Призматические фасонные резцы используются только для наружной обработки. Большая жесткость их крепления в державках с помощью «ласточкиного хвоста» позволяет работать с большими подачами или вести обработку профилей большей длины при повышенных требованиях к точности размеров и профиля обработанной детали.
Профиль фасонного резца можно определить двумя основными методами: аналитическим и графическим.
Графический метод определения профиля фасонного резца выполняется по правилам проекционного черчения. Преимуществом графического метода является наглядность, недостатком – низкая точность, связанная с неточностью графических построений.
Аналитический метод расчета профиля фасонного резца сводится к решению элементарных треугольников. Преимуществом аналитического метода является высокая точность (до 0,0001 мм) в определении размеров профиля резца, недостатком – громоздкость вычислений, особенно для криволинейных поверхностей.
Целесообразно вести определение профиля фасонных резцов обоими методами и сравнить полученные результаты, расхождение которых не должно превышать 10 – 15%).
Для проектирования выбираем резец с отверстиями под штифты.
Аналитический метод
Исходные данные начальных параметров заготовки представлены на рисунке 3.
Глубина профиля заготовки определяют по формуле:
где d – диаметр заготовки;
i – порядок размера от меньшего к большему.
Передний γ = 25° и задний α = 14° углы лезвия резца назначены по таблице 47 [3].
Геометрические параметры призматического резца для наибольшей глубины профиля заготовки tmax = 17 мм назначаем по таблице 44 [3]: B=35мм; H=90 мм; E=10 мм; A=40 мм; F=25 мм; r=1 мм; d=6 мм; M(h9)=55,77 мм.
Коррекционный расчет профиля резца (таблица 48, [3]):
1) Определение :
2) Определение угла :
3) Определение значений координат
4) Определение координат кромки шаблона и контршаблона: