Выполнил: студент гр. 2401 Б324
Сабанин Д.А.
Проверил: Сазонов М.Б.
Самара 2016 г.
РЕФЕРАТ
Курсовая работа: 24 с., 4 рис., 5 источников.
ИНСТРУМЕНТ, ПЛАШКА, ФАСОННАЯ ФРЕЗА, ШЕВЕР, ПОДАЧА, РЕЖИМ РЕЗАНИЯ.
В курсовой работе приведено решение задачи по проектированию режущего инструмента. Произведен подбор основных параметров резания и расчет геометрических характеристик круглой плашки, дисковой фасонной фрезы и шевера. Выполнены чертежи, с указанием их размеров и допусков.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………………...…51 Конструирование и проектирование круглой плашки …………………………………………………………………………………...6
1.1 Исходные данные……………………………………………….…..7
1.2 Проектирование круглой плашки………………………………….7
1.3 Расчет режима резания……………………………………………..9
2 Конструирование и проектирование дисковой фасонной фрезы…………………………………………………………………………..10
2.1 Исходные данные………………………………………..………...10
2.2 Проектирование дисковой фасонной фрезы………………….....10
2.3 Расчет режима резания…………………………………………….14
3 Расчёт и выбор конструктивных элементов дискового шевера…….15
3.1 Исходные данные………………………………………..………..15
3.2 Проектирование дискового шевера…………………………......15
3.3 Расчет режима резания……………………………………….…....20
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………….……23
ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………….....24
ВВЕДЕНИЕ
На протяжении всей истории машиностроения металлорежущий инструмент был и остаётся одним из важнейших орудием производства, который применяется при обработке всевозможных деталей на металлорежущих станках.
Постоянное совершенствование режущих инструментов, разработка и внедрение в производство качественно новых инструментальных материалов позволяет вести обработку деталей на весьма высоких скоростях резания, применять более совершенные технологические процессы и методы обработки.
Режущий инструмент оказывает большое влияние на конструкцию станков, заставляет проектировать их более жесткими и мощными с увеличенным числом оборотов шпинделя.
Развитие и совершенствование металлорежущего инструмента в конечном итоге поваляет получать более качественные изделия, снижает их материалоёмкость, трудоёмкость и себестоимость, экономит дефицитный инструментальный материал.
Потребность в режущем инструменте колоссальна. По некоторым операциям обработки заготовок резанием стоимость инструмента составляет значительную часть стоимости операции.
Режущий инструмент обеспечивает внутренние связи процесса обработки. Качество и стоимость инструмента во многом определяют производительность и эффективность процесса обработки. Различные виды обработки позволяют получить различные формы поверхности, и в каждом виде обработки используется большое число различных типов режущего инструмента. Повышение эффективности режущих инструментов и их работоспособности взаимосвязаны и во многом зависит от материала режущей части. Появление новых инструментальных материалов способствует повышению производительности обработки и требует создания новых конструкций металлорежущих станков.
В настоящее время все большее применение в качестве режущей части находит твердый сплав как наиболее прогрессивный и обладающий красностойкостью и повышенной износостойкостью. Повышение качества и надежности режущего инструмента способствует повышению производительности обработки металлов резанием.
Целью курсовой работы по дисциплине «Режущий инструмент» является проектирование режущего инструмента, анализ возможных технических решений и обоснование рациональности предложенного варианта для данных условий.
1 КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ КРУГЛОЙ ПЛАШКИ
Плашка — резьбонарезной инструмент для нарезания наружной резьбы вручную или машинным способом (на станке). Плашки предназначены для нарезания или калибрования наружных резьб за один проход. Наиболее распространены плашки для нарезания резьб диаметром до 52 мм. Плашка представляет собой закалённую гайку с осевыми отверстиями, образующими режущие кромки. Как правило, на плашках делают 3-6 стружечных отверстий для отвода стружки. Толщина плашки 7-9 витков. Режущую часть плашки выполняют в виде внутреннего конуса. Длина заборной части 2-3 витка. Плашки выполняются из легированных сталей (9ХС, ХВСГФ), быстрорежущих сталей (Р18, Р6М5, Р6М5К5, Р6М5К8), а в последнее время — и из твёрдых сплавов.
Плашки могут быть цельные, разрезные и раздвижные (клупповые). В зависимости от формы наружной поверхности плашки бывают круглые, квадратные, шестигранные, призматические.
Круглые плашки — закрепляют для работы в воротках стопорными винтами или крепят в резьбонарезных патронах. Для этого на наружном цилиндре плашки существуют конические углубления и угловой паз. Последний позволяет разрезать плашку шлифовальным кругом по перемычке и частично регулировать по диаметру. Для круглых разрезных плашек применяют воротки с пятью винтами, с помощью которых регулируют диаметр нарезаемой резьбы.
Виды плашек:
· Цельные плашки — благодаря своей высокой жёсткости дают возможность получить резьбу высокого качества (метрическую, коническую), но обладают небольшой износостойкостью.
· Раздвижные плашки — устанавливают в клуппах, имеющих для этой цели специальные направляющие. Плашка состоит из двух частей закрепляемых в рамке клуппа сухарём и винтом. Этим винтом регулируют диаметр нарезаемой резьбы. К клуппу прилагается набор плашек, который позволяет изготавливать резьбы разных размеров.
· Разрезные плашки — могут немного пружинить, изменяя диаметр нарезаемой резьбы на 0,1-0,3 мм. Из-за малой жёсткости разрезные плашки не дают чистой и точной резьбы.
1.1 Исходные данные
Обрабатываемый материал – сталь 20Х (182HB, 
);
Нарезаемая резьба М24-8g;
Длина нарезаемой резьбы l=30 мм;
Длина заготовки L=100 мм;
Закрепление заготовки в патроне.
1.2 Проектирование круглой плашки
Расчёт геометрии круглой плашки будем производить по справочнику Г. Г. Иноземцева [1].
К конструктивным и геометрическим элементам круглой плашки относятся: наружный диаметр, число и диаметр стружечных отверстий и их центров, толщина плашки, ширина перьев и просвета между ними, угол конуса режущей части, передний и задний углы резания и элементы для крепления плашки в патроне.
Задние углы зубьев у плашек на режущей части равны 
на калибрующей части 
Передний угол принимается в зависимости от обрабатываемого материала и принимается 
. Исходя из рекомендаций принимаем 
.
Наружный диаметр плашки зависит от диаметров резьбы изделия и стружечных отверстий. Приближенное значение D (мм) можно определить по следующему выражению:
где d – диаметр резьбы, мм;
dc – диаметр стружечных отверстий, мм;
T – толщина стенки плашки, мм.
Толщину стенки можно определить по следующему выражению:
где d – наружный диаметр резьбы, мм;
Определим толщину стенки:
Диаметр стружечных отверстий определяется по формуле:
где С – ширина просвета стружечного отверстия, мм;
- центральный угол, град;
- передний угол, град.
Ширину пера и ширину просвета стружечного отверстия определим по формулам:
где 
- центральные углы, град.
Число перьев (стружечных отверстий) z рекомендуется принимать в зависимости от диаметра резьбы. Для диаметров от 22 мм до 24 мм рекомендуется принимать z=5.
Центральные углы определим из системы уравнений:
получим:
Тогда ширина перьев и просвета между ними соответственно будут равны:
Определим диаметр стружечных отверстий:
Определим наружный диаметр плашки D:
Диаметр D1, на котором располагаются центры стружечных отверстий, определяются по формуле:
Угол конуса режущей части 
для стандартных плашек принимается равным 
.
Коэффициент затылования К определяется по формуле:
Толщина плашки равняется 7-9 виткам, шаг резьбы Р=2 мм, тогда:
Для закрепления плашки в патроне, в плашке делают гнёзда в виде конических углублений. Нижние гнёзда – установочные, верхние – прижимные. Их размеры нормализованы. Верхние гнёзда смещены от оси на величину 
для того, что бы винт, проходя через патрон, кольцо или вороток, своим коническим окончанием упирался в бок конической поверхности гнезда. Это способствует лучшему зацеплению и более легкому сжатию плашки; затем плашку можно регулировать на размер. Винт, упирающийся в этот паз, является разжимным.
1.3 Расчёт режима резания
Из материала 20Х делают втулки, шестерни, обоймы, гильзы, диски, плунжеры, рычаги и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины, детали, работающие в условиях износа при трении.
В соответствии с таблицей 3.1 [2] для плашки 
из бстрорежущей стали Р6М5 принимаем частоту вращения n=80 мин-1, что соответствует скорости резания V=6,0 м/с и периоду стойкости Т=39 мин.
2 КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ДИСКОВОЙ ФАСОННОЙ ФРЕЗЫ
Фреза - инструмент с одним или несколькими режущими лезвиями (зубьями) для фрезерования. Виды фрез по геометрии (исполнению) бывают: цилиндрические, торцевые, червячные, концевые, конические и др. Материалом режущей части может быть твёрдый сплав, быстрорежущая сталь, металлокерамика, массив кардной проволоки. Фрезы бывают цельные сварные, напайные, сборные, в зависимости от конструкции и типа зубьев.
2.1 Исходные данные
Обрабатываемый материал – сталь 40Х (221HB, 
);
Длина профиля L=50 мм;
Сечение профиля представлено на рисунке 1.
Рисунок 1 – Сечение профиля
2.2 Проектирование дисковой фасонной фрезы
Расчет фасонной дисковой фрезы будем осуществлять по справочнику Г. Г. Иноземцева [1].
К конструктивным элементам фрез относятся: наружный диаметр, диаметр отверстия под оправку, высота и толщина зуба, толщина стенки, ширина фрезы, размеры впадины и число зубьев.
Наружный диаметр D (мм) определяется по формуле:
где D1 – диаметр впадин, мм;
H – высота зуба, мм.
Диаметр впадин определяется по формуле:
где d – диаметр отверстия под оправку, мм;
h1 – высота шпоночного паза, мм;
T – толщина стенки, мм.
Толщина стенки Т задается в диапазоне 6…12 мм.
Опыт проектирования фрез показывает, что 
здесь меньший коэффициент применяется для больших диаметров.
Коэффициент затылования К , отнесённая к одному окружному шагу зубьев фрезы:
где z – число зубьев фрезы, мм;
D – диаметр фрезы, мм;
- задний угол, град.
Из рекомендуемых соотношений диаметра фрезы D и диаметра оправки d получаем:
Задний угол для фасонных фрез равен 
Можем определить коэффициент затылования К:
В случае, если передний угол 
профиль зубьев по передней поверхности будет совпадать с осевым. В нашем же случае 
т.е. профиль зубьев фрезы отличается от профиля исходной инструментальной поверхности и от линии режущих кромок. Необходим пересчет профиля зубьев инструмента, способом коррекционных расчетов.
На рисунке 2 показана расчётная схема фрезы с 
За счёт переднего и заднего углов высота профиля зуба фрезы уменьшается на 
:
где 
- высота или глубина профиля канавки детали, мм, а 
определяется по формуле:
где 
- угол треугольника O1n при вершине О (рисунок 2).
Рисунок 2 – Определение профиля фрезы с
Передний угол в точке n, найдём из выражения:
тогда:
Из треугольник О1n видно, что угол определяется по выражению:
Можем определить величину 
:
тогда:
В результате расчётов получаем скорректированный профиль фрезы (рисунок 3).
Рисунок 3 – Скорректированный профиль фрезы
2.3 Расчёт режима резания
Частота вращения шпинделя определяется по формуле:
где V – окружная скорость, м/мин;
D –наружный диаметр, мм;
По таблице 10 [4] для обработки стали 40Х дисковой фасонной фрезой с диаметром D=70 мм рекомендуется окружная скорость 36 м/мин, в таком случае частота вращения фрезы равна:
Подачу на зуб Sz рекомендуется брать в диапазоне 0,05-0,15 мм/зуб.
Минутная подача определяется по формуле:
3 РАСЧЁТ И ВЫБОР КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДИСКОВОГО ШЕВЕРА
Шевингование – процесс отделки зубчатых колёс средней твердости (обычно <40 HRCэ) при помощи специального инструмента – шевера. Шеверы могут иметь различную конструкцию, но наиболее часто представляют собой косозубые зубчатые колёса, зубья которых снабжены неглубокими канавками, расположенными параллельно торцам или перпендикулярно направлению зуба. В последнее время этот процесс применяют также для обработки закалённых колёс при использовании абразивных шеверов. Шевингование применяют, как правило в массовом и серийном производстве.
3.1 Исходные данные
Материал нарезаемого колеса – сталь 12ХН3А (221HB, 
);
Модуль – m=4;
Число зубьев обрабатываемого колеса – z=24;
Угол зацепления 
;
Ширина обрабатываемого зубчатого колеса 35 мм;
Степень точности 7-7-6-В;
Число зубьев сопряженного колеса – z2=48.
3.2 Проектирование дискового шевера
При выборе стандартного или изготовления специального шевера необходимо соблюдение следующих условий:
· числа зубьев шевера и обрабатываемого колеса не должны иметь общих сомножителей;
· число зубьев шевера должно быть по возможности больше числа зубьев обрабатываемого колеса;
· угол скрещивания должен быть в пределах 
;
· радиальный зазор между головками зубьев шевера и впадинами забьев колеса должен быть не менее (0,15-0,2)mn0;
· левозаходный шевер – для косозубых правозаходных колёс, правозаходнй – для левозаходных и прямозубых колёс.
К размерам, определяющим геометрию шевера относятся (рисунок 4):
da0 – диаметр окружности вершин зубьев, наружный диаметр, мм;
db0 – диаметр основной окружности, мм;
d0 – диаметр делительной окружности, мм;
mn0 – нормальный модуль, мм;
z0 – число зубьев;
b – ширина шевера по ступице, мм;
b0 – ширина шевера по венцу, мм;
dот – диаметр отверстия для выхода гребёнки, мм;
dц – диаметр центров отверстий для выхода гребёнки, мм;
a1 – ширина шпоночного паза, мм;
c1 – размер, определяющий глубину шпоночного паза, мм;
l – глубина канавки, мм;
tK – шаг канавки, мм;
s – ширина канавки, мм;
0 – угол наклона винтовой линии зуба, град.
Рисунок 4 – Конструктивные параметры дискового шевера
В целях удешевления изготовления шевера целесообразно воспользоваться стандартными рядами их типоразмеров, если они удовлетворяют указанным требованиям. Шевер 2570-0422 удовлетворяет всем условиям для обработки заданного зубчатого колеса.
Геометрические параметры шевера 2570-0422 :
Исходя из номинальный диаметра, по таблице 4 [3] определяем:
b0=25 мм; d=63,5 мм.
Высота головки зуба колеса равна:
Номинальная высота ножки зубьев равна:
Диаметр впадин шевера равен:
Определим угол зацепления в торцевом сечении 
:
Определим модуль в торцевом сечении:
Определим угол давления в точке эвольвенты, находящийся на окружности впадин шевера:
Номинальная толщина зуба шевера по дуге делительной окружности (после переточки на величину 
по толщине зуба):
где 
- утолщение зуба, определяемое по таблице 6 [3], мм.
Толщина зуба шевера по дуге окружности впадин в торцевом сечении равна:
Ширина впадины между зубьями шевера в торцевом сечении определяется по формуле:
Угол наклона оси отверстий для выхода гребёнки обычно принимается меньше 0 на 
:
Ширина впадины между зубьями в нормальном сечении в таком случае будет равен:
Диаметр отверстий для выхода долбёжной гребёнки задаётся в соответствии с таблицей 7 [3] исходя из нормального модуля:
Диаметр центров отверстий для выхода гребёнки (резца) при долблении канавок определяется из выражения:
где 
тогда:
Определим угол давления эвольвенты в точке, лежащей на наружном диаметре нового шевера:
Ширина вершины зуба определяется по формуле:
Для шеверов, канавки которых соответствуют исполнению 1, ширина вершины зуба в месте канавки равна:
Во всех случаях вершина зуба шевера не должна быть заострённой, т.е. 
В нашем случае это условие выполняется.
3.3 Расчёт режима резания
Припуск h определяем по таблице 8 [3] исходя из модуля и диаметра колеса.
Определим диаметр зубчатого колеса:
Следовательно, припуск h=0,08-0,12.
По таблице 9 [3] определим рекомендуемый режим резания:
Рабочая подача колеса – 0,4-0,6 мм/об;
Радиальная подача – 0,04-0,05 мм/продольный ход;
Число ходов с подачей – 2-4;
Число ходов без подачи – 2-4;
Окружная скорость – 90-2220 м/мин.
Машинное время при шевинговании определяется по формуле:
где L – длина хода стола в направлении подачи, мм;
z1 – число зубьев колеса;
Kn – общее число ходов стола на обработку, включающее черновые и зачистные ходы;
S0 – продольная подача на один оборот колеса, мм/об;
z0 – число зубьев шевера;
n0 – число оборотов шевера, об/мин.
Длина хода стола принимается равной:
где b1 – ширина шевингуемого колеса, мм;
m – модуль колеса, мм.
Общее число ходов станка должно быть четным и определяется по формуле:
где Kx – число одинарных ходов стола без радиальной подачи.
Kр – число рабочих ходов стола.
Определим число ходов станка:
Определим число оборотов шевера:
Определим машинное время:
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Проектиование металлорежущих инструментов: Учеб. пособие для вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты». – М.: Машиностроение, 1984. – 272 с., ил.
2. Общемашиностроительные нормативы режимов резания: О-28 Справочник: В 2т. Т. 2/А. Д. Локтев, И. Ф. Гущин, Б. Н. Балашов и др. – М.: Машиностроение, 1991 – 304 с.
3. Конструирование и расчёт дисковых шеверов: Метод. указания к курсовой работе /Самар. гос. аэрокосм. ун-т; Сост. Д. Л. Скуратов, В.Н. Трусов. Самара, 1996. 36 с.
4. Общемашиностроительные нормативы режимов резания: О-28 Справочник: В 2т.: Т. 1/А. Д. Локтев, И. Ф. Гущин, В.А. Батуев и др. – М.: Машиностроение, 1991 –640 с.
5. СТО СГАУ 02068410-004-2014. Общие требования к учебным текстовым документам. – Самара, СГАУ 2014. – 16с.
ПРИЛОЖЕНИЯ