Проектирование токарного станка с СМП и обкатного резцов

1. Резец токарный сборный с СМП

1.1 Задание

1. По заданной форме детали, виду обработки, обрабатываемому Материалу провести выбор требуемого типа сменной многогранной пластины и её размеров в соответствии с ГОСТом.

2. Аналитически определить требуемое число граней СМП в соответствии с заданными условиями обработки и скорректировать значения углов в плане.

3. Провести полную зашифровку выбранной СМП.

4. Рассчитать параметры пространственного расположения опорной плоскости СМП.

5. На основании результатов расчетов спроектировать режущий инструмент с механическим закреплением СМП и начертить его сборочный чертеж.

Вид обработки: растачивание

Резец: проходной, правый, =30.

Высот центров:25

Обрабатываемый материал: ХН56ВМТЮ (черновая обработка).

Введение

В настоящее время все более широкое применение на машиностроительных предприятиях получают режущие инструменты с неперетачиваемыми пластинами из твердого сплава. Применение инструментов с многогранными пластинами исключает:

• напайку инструментов,

• заточку и переточку их.

Это обуславливает:

а) отсутствие внутренних напряжений пайки и заточки,

б) сокращение заточного оборудования,

в) сокращение потребности в абразивных кругах,

г) сокращение штатов заточников.

Сменность пластин приводит к сокращению числа державок, что уменьшает количество инструментов в обращении в 2-3 раза и дает экономию материала.

Поворот и смена пластины сокращает вспомогательное время. Инструменты с многогранными пластинами имеют повышенную стойкость, что снижает машинное время обработки на 25-50%. Применение инструмента с СМП снижает расход твердого сплава.

1.2 Анализ аналогов и обоснование выбора механизма закрепления СМП

В результате информационного поиска были просмотрены аналоги. Для того чтобы спроектировать способ закрепления СМП я выбрал 3 аналога, удовлетворяющих условию моего задания, и проанализировал их.

Аналог №1.(приложение А)

Режущий инструмент содержит режущую пластину, закрепляемую в гнезде корпуса с помощью штифта с головкой посредством крепежного винта с нажимным элементом, взаимодействующего с выточкой, выполненного на штифте. Винт соединен с нажимным элементом посредством упругого элемента, выполненного в виде проточки на винте или стержне, монтируемого в крепежном винте. Режущая пластина с отверстием устанавливается в пазу державки, затем вставляется штифт и вращением крепежного винта пластина закрепляется в гнезде державки.

Достоинства: конструкция компактная, а так же точная из-за прижима в угловой паз.

Недостаток: конструкция этого крепления не имеет гарантированного прижима сверху, следовательно, не имеет требуемой жесткости и надежности крепления режущей пластины.

Аналог №2.(приложение Б)

Закрепление режущей пластины производится следующим образом. При осевом смещении тяги под действием винта, штифт одним концом перемещается по конической поверхности фаски опорной пластины, смещаясь вдоль своей оси, а другим концом контактирует с поверхностью центрального отверстия режущей пластины. В результате таких перемещений штифт прижимает режущую пластину на базу корпуса.

Достоинством аналога является простота конструкции.

Недостатком аналога является ненадежность крепления режущей пластины, обусловленная малой прочностью штифта и отсутствием прижима к опорной поверхности.

Аналог №3.(приложение В)

Рассмотрим принцип действия данного аналога. При затягивании, винт действует на плечо рычага – планку. При этом второе плечо рычага – штифт, перемещаясь, прижимает режущую пластину к боковым базовым поверхностям гнезда.

Достоинствами данного аналога являются простота закрепления СМП и точность позиционирования режущей пластины. Пластина базируется на две боковые базовые поверхности, что обеспечивает дополнительную точность позиционирования пластины.

Недостатком аналога является геометрия штифта и планки, на которых, по моему мнению, слишком много концентраторов напряжения, вследствие чего может произойти внезапное разрушение механизма крепления.

В результате анализа выбранных мною аналогов, был выявлен ряд достоинств и недостатков механизмов крепления СМП к корпусу державки. На мой взгляд, конструкция аналога, которая удовлетворяет условию моего задания больше других, является конструкция аналога № 2.

1.3 Расчёт геометрических параметров

1.3.1 Определение числа граней пластины и выбор СМП

В соответствии с заданными условиями обработки выбираю форму многогранной пластины. Число граней пластины

Число граней пластины принимаем 5

где φ –главный угол резца в плане,

-вспомогательный угол резца в плане.

Определяю более точно угол по формуле:

1.3.2 Определение положения пластины в пространстве

Определяющими процесс резания являются: передний угол , угол наклона главной режущей кромки  и главный задний угол .

Для главного заднего угла  рекомендуется принимать значения 8 — 12.

Принимаем .

Угол  назначаем исходя из условий обработки (=5 ).

Главный передний угол  принимается в зависимости от обрабатываемого материала, для ХН56ВМТЮ =8-100, . Материал пластины ВК8.

Далее определяю угол поворота опорной плоскости пластины относительно основной плоскости резца. Угол определяю положение плоскости поворота пластины. Значение этих параметров находим по приближенным формулам:

Отсюда = =64.

Задний угол должен быть не менее +3. Поэтому провожу проверочный расчет по формуле:

Отсюда

Где -угол при вершине многогранной пластины.

Для изготовления опорной поверхности гнезда под пластину установку державки на станке производят в трех поворотных тисках. Для настройки тисков необходимо определить углы поворота их отдельных частей вокруг соответствующих осей, после настройки, на которые опорная плоскость гнезда под пластину займет требуемое положение.

Для этой цели опорную плоскость гнезда под пластину задаём двумя прямыми, расположенными в поперечном сечении корпуса под углом и в продольном сечении под углом . Их определяю по формулам:

Отсюда углы и равны и соответственно.

1.4 Силовой расчёт сборного резца

1.4.1 Расчёт сил резания

Выбираем максимальную скорость и максимальную подачу, определяем скорость резания:

где

=125; T=40; t=2; S=0.6; x=0,20; y=0,40; m=0,35;

(м/мин)

Определяем тангенциальную составляющую силы резания :

Для жаропрочного сплава ХН56ВМТЮ Ср=21000

х=0,9 ; у=0,75 ; n=-0,1

(Н)

1.4.2 Проверочный расчёт корпуса на прочность

Формула расчёта корпуса на прочность для прямоугольного сечения:

Н=25 (высота центров)

Выбираем материал корпуса резца Р6М5 ;[ ]=1350 МПа

1.4.3 Проверочный расчёт корпуса на жёсткость

Определяется стрела прогиба f:

≈0,03 •10-3(мм)

где E-модуль упругости корпуса (220ГПа)

Определяем момент инерции:

Стрела прогиба для резцов, предназначенных для черновой обработки, не должна превышать (мм). В нашем случае стрела прогиба не превосходит данное значение.

1.5 Описание конструкции резца и его работы

Сборный резец, содержит корпус 1, на одном конце которого выполнено гнездо с базовыми поверхностями под установку и базирование режущей пластины. В гнезде державки выполнено отверстие, сквозь которое проходит цилиндрический штифт 4. На нижнем конце штифта имеется неразъемный элемент в форме чашечки, а на верхнем – зажимной элемент конической формы. В резьбовое отверстие державки устанавливается зажимной винт 2, который при затягивании воздействует на промежуточный штифт 3. При базировании пластины зажимной винт затягивается, тем самым воздействует на штифт 3, который в свою очередь упирается в нижнюю часть штифта 4. При этом верхняя часть штифта 4, благодаря шарообразному элементу, плавно перемещается, зажимая режущую пластину 5 в угловой паз к боковой, упорной и опорной базовым поверхностям гнезда, обеспечивая точность позиционирования и надежность крепления СМП.

Литература

1. Методические указания к курсовой работе по курсу «Проектирование и производство режущего инструмента» к.т.н., доцент Е.В. Артамонов, И.А. Ефимович Алексеев Г.А., Аршинов В.А., Кричевская Р.М., Конструирование инструмента. М., Машиностроение, 1979г.

2. Нефедов Н.А., Осипов К.А., Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. М., Машиностроение, 1976г.

3. Справочник технолога — машиностроителя, т. 1 и 2, под редакцией А.Г. Косиловой и Г.К. Мещерякова, М., Машиностроение, 1985г.

4. Филиппов Г.В. Режущий инструмент. Л., Машиностроение, 1981г.

5. Авторское свидетельство №1690955 Ю.П. Шкуркин, 1986г.

6. Авторское свидетельство №663492 В.С. Гузенко, И.А. Ординарцев, Г.Е. Филиппов, 1979г.

7. Авторское свидетельство №517406 Б.А. Гутин, 1976г.