Геометрические параметры режущей части фасонных резцов выбираются в зависимости от обрабатываемого материала. Передний угол у фасонных резцов получается путем заточки передней поверхности. Для алюминия и красной меди передний угол = 20...25°, для бронзы, свинцовой латуни = 0...5°, для стали с
до 500 МПа (НВ до 150 ед.) = 20...25° с
= 500...800 МПа (НВ 150...235) = 15...20° с
= 800...1000 МПа (НВ 235...290) = 10...15°, для чугуна с НВ до 150 ед. = 15° с НВ свыше 150 ед. = 10...12°. Задний угол
выбирается равным 8...15° в зависимости от конфигурации профиля и типа резца.

Для образования заднего угла круглого фасонного резца вершина его должна быть расположена ниже оси основания h . Величина смещения:
, где
– наибольший диаметр резца (выбирается по табл. 2.1).

Задний угол призматического резца получается за счет соответствующей установки в державке. Величина переднего и заднего
углов выбирается для наружных участков режущих кромок фасонных резцов, обрабатывающих минимальный диаметр у профиля детали. Для всех остальных точек режущей кромки величина переднего угла с увеличением обрабатываемого диаметра уменьшается, а заднего угла увеличивается.

Участки профиля резца, перпендикулярные к оси детали, имеют угол
, равный нулю. Для избежания сильного трения и улучшения условий резания в соответствующих участках режущих кромок у фасонного резца делают поднутрение с дополнительным углом в плане
или оставляют ленточки на небольшом участке профиля резца (см. рис. 2.2).

Рис. 2.2. Улучшение условий резания неблагоприятно

расположенными участками режущей кромки фасонного резца

Задний угол
в произвольной точке Х в сечении N-N, перпендикулярном к режущей плоскости резца, определяется по формуле

где
– угол между касательной к профилю резца рассматриваемой точки и прямой, перпендикулярной к оси детали. Угол
определяется аналитическим методом или графическим путем.

2.1.6. Коррекционный расчет профиля фасонного резца

Коррекционный расчет профиля фасонного резца рассмотрен на примере резца с
и
. Целью коррекционного расчета является определение расстояний узловых точек до базовой поверхности. Порядок расчетов для круглого фасонного резца, реализуемый на ЭВМ, следующий (рис. 2.3).

Расстояние узловых точек до базовой поверхности (условно за базовую принята поверхность, соответствующая узловой точке 1) (рис. 2.4) определяется как:

Рис. 2.3. Схема коррекционного расчета круглого фасонного резца

Рис. 2.4. Схема коррекционного расчета призматического

фасонного резца

Для любой точки профиля Х:

Порядок расчета величин ...
и
при коррекционном расчете призматических фасонных резцов аналогичен. Далее определяются расстояния
(рис. 2.5) от узловых точек до задней поверхности, соответствующей 0 точке, и задние углы:
;
;
;
;
. Расстояние узловых точек до базовой поверхности (условно за базовую принята поверхность 1) определяется по формуле

Рис. 2.5. Схема расчета расстояний узловых точек

от базовой поверхности

2.1.7. Назначение допусков на размеры профиля фасонного резца, шаблона и контршаблона

При назначении допусков на размеры профиля фасонного резца следует помнить, что величины
являются замыкающими звеньями размерной цепи. Допуск на эти размеры принимается равным 1/2....1/3 допуска на соответствующие замыкающие звенья профиля детали. Например, за базовую поверхность принята поверхность резца, обрабатывающая поверхность детали с
мм. Высота профиля детали, соответствующая узловой точке 2, с
мм равна;
мм. Допуск на расстояниеузловой точки 2 резца от базовой поверхности будет равен (1/2....1/3) от величины±0,12, т.е. 0,06...0,04 мм.

Шаблоны и контршаблоны для комплексной проверки профиля фасонных резцов проектируются как профильные калибры, контролирующие на просвет.

При контроле на просвет шаблон, имеющий негативный профиль резца, прикладывается к нему так, чтобы базовые поверхности профиля шаблона и резца плотно прилегали друг к другу, а на остальных поверхностях при этом должен образоваться просвет. Величина его не должна превышать допуск на размер соответствующего элемента профиля резца.

Если на каком-либо участке профиля величина просвета больше допуска или равна нулю (профиль шаблона касается профиля резца), это свидетельствует о том, что на данном участке профиль резца выполнен с недопустимым отклонением и размер профиля на этом участке подлежит проверке на микроскопе или иным универсально-измерительным средством.

Допуски на линейные размеры у шаблонов задаются в тело шаблона, а у контршаблонов симметрично. Величина этих допусков принимается равной у шаблонов от 1/2...1/3 поля допуска соответствующих размеров профиля резца и соответственно у контршаблонов от 1/2...1/3 от поля допуска соответствующих размеров профиля шаблона. Однако, учитывая возможности инструментального производства, они не должны быть меньше допусков, указанных в табл. 2.2.

Исходные данные:

Профиль детали, для обработки которого требуется спроектировать фасонный резец (рис. 1);

Припуск на обработку (указан на чертеже);

Допуск по профилю детали ±0,05 мм;

- материал детали - сталь35.

1.1. Расчет средних размеров профиля детали

Средние размеры профиля в рассматриваемом примере совпадают с номинальными размерами профиля детали, поскольку допуск по профилю задан b+u , т.е. расположен симметрично. Поэтому определять средние размеры профиля не требуется.

1.2. Выбор положения базовой линии

Заданный профиль детали имеет относительно небольшую высоту: h = 4 мм. Профиль кромки резца в основном состоит из участков, расположенных параллельно оси детали.

Участком кромки, которым наиболее просто устанавливать резец на уровне линии центров станка, т.е. в осевой плоскости детали, являются участки 1-2 и 5-6. Поэтому для заданного профиля детали базовую линию резца принимаем расположенной на участках кромки 1-2 и 5-6 (рис. 2).

1.3. Расчет габаритных размеров резца

Рассчитывается ширина резца L = L дет + 2n (табл.2.5, 2.6, 2.7):

L = 24 + 2 × 3 = 30 мм.

Рассчитывается или определяется графически в увеличенном масштабе высота (глубина) профиля детали q в направлении, перпендикулярном оси резца:

Определяется диаметр посадочного отверстия d 0 .

По табл.2.3 подача S=0.02 мм/об и усилие резания

P z (L =1мм) =110H=11 даН * (табл.2.2).

Тогда усилие резания P z =P z (L =1мм) ×L=11 × 30=330 даН.

Учитывая ширину резца и то, что усилие резания небольшое, принимаем консольное крепление оправки. По табл.2.1 диаметр посадочного отверстия d0= 27 мм.

Подсчитывается наименьшее допустимое значение наружного диаметра резца

D>d0+2(q+l+m)

Принимая l = 4мм и m = 8 мм,

получаем

D>27 + 2 (4 + 4 + 8)> 59.

Округляя до ближайшего значения по стандартному ряду диаметров резцов, принимаем D = 60 мм.

1.4. Коррекпионкый расчет профиля резца

Выбираются геометрические параметры резца для участков режущей кромки

1-2 , 5-6 , через которые проходит базовая линия (рис, 4).

Для проектируемого резца принимаем по табл.2.4 передний угол j = 18° (сталь 35; Gb = 85даН/мм^). задний угол L = 12*.

Подсчитывается размер л ыст, определяющий положение оси резца относительно оси детали (рис. 5):

hуст =R1 sinL;

hуст= 30 *sin 12° = 30 Х 0,20791 = 6,237.

Принимаем hусм =6,2.

Производится расчет профиля резца в передней плоскости. Для этого вычерчивается профиль обрабатываемой детали. Цифрами I, 2, 3, 4 и т.д. отмечаются характерные точки профиля.

Вычисляются координаты расчетных точек профиля детали исходя из исполнительных размеров детали:

r1=r2=r5=r6=10 мм; l2=6 мм;

r3=11,4142 мм; l3=6.5858 мм;

r4= 12 мм; l4= 8 мм;

r7 = r8 = 14 мм; l5 = 10 мм;

Для расчетов удобнее все уравнения записать в расчетную табл. 1.1.

Таблица 1.1,

Примечание к табл. 1.1.

Сз =A3-A1 = 10,96793 - 9,5106 == 1,47733; C3= 1.477;

C4 =A4-A1= 11,59536 - 9,5106 = 2,08476; С4 = 2,085;

C7,8=A7,8-А= 13,65476 - 9,5106 = 4,14416; C7,8 = 4,144.

Производится расчет профиля резца в осевой плоскости (рис. 6). Расчет ведется по расчетной табл.1.2.

Таблица 1.2.

Продолжение табл.1.2,

Примечание.

Нз = R1 - Rз = 30 - 28,7305 = 1,2695;

H4 = R1 – R4 = 30 - 28,214 = I, 786;

H7.8= R1- R7 = 30 - 26,492 = 3,508.

1.5 Анализ величин передних и задних углов режущей части резца

Расчет значений передних углов gx и задних углов ax в различных точках режущей кромки резца в плоскости, перпендикулярной и осд резца, производится во расчетной табл. 1.3.

Таблица 1.3.

Расчет значений задних углов axn в точках ревущей кромки резца в плоскости, перпендикулярной к рассматриваемому участку кромки,производится по расчетное тйя.1.4.

Таблица 1.4

N расчет- ной точки	tg ax	g°x	sin gx	tgaxn = tgax singx	axn
	0,212557			0,212557	12°
	0,212557			0,212557	12°
2¢	0,212557				0°
	0,282317		0,707107	tgasn = 0,282317 * * 0,707107 = = 0,199628	11°17¢42²
	0,309456			0,309456	17°11¢42²
	0,309456			0,212557	12°
5¢	0,212557				0°
	0,212557			0,212557	12°
6¢			0,707007	tga6¢n = 0,212557 * * 0,707107 = = 0,151301	8°36¢13²
7¢	0,39862		0,707107	tga7¢n = 0,39862 * * 0,707107 = = 0,281867	15°44¢29²
	0,39862			0,39862	21°44¢09²
	0,39862			0,39862	21°44¢09²

Расчет значений предельных углов gxn в точках режущей кромки резца в плоскости, пер-пендикулярной к рассматривоему участку кромки, производится по расчетной табл.1.5.

Таблица 1.5.

N расчет- ной точки	gx	tg gx	sin jx	tg gXN = tg gxsin jx	gXN
	18°	0,32490		0,32490	18°
	18°	0,32490		0,32490	18°
2¢	18°	0,32490		0°	0°
	15°42¢28²	0,281234	0,707107	tgg3N = 0,281234 * * 0,717101 = = 0,198862	11°14¢50²
	14°55¢22²	0,266505		0,266505	14°55¢22²
	18°	0,324920		0,324920	18°
5¢	18°	0,324920			0°
	18°	0,324920		0,324920	18°
6¢	18°	0,324920	0,707107	tg gGN = 0,32492 * * 0,707107 = = 0,229753	12°56¢22²
7¢	12°45¢01²	0,226282	0,707107	tg giN = 0,226282 * 0,707107 = = 0,160006	9°05¢38²
	12°45¢07²	0,226282		0,226282	12°45¢01²
	12°45¢01²	0,226282		0, 226282	12°45¢01²

Для наглядности строятся графики значений задних и передних углов каждого участка режущей кромки. По оси абсцисс откладываются осевые размеры, а по оси ординат - значения углов.

На графиках рие. 7 и 8 величины углов не имеют отрицательных значений. Минимальные их значения соответствуют условиям удовлетворительной работы режущих кромок, кроме точек 2¢ к 5¢ .

Режу пая часть резца имеет точки 2 и 5, которые являются точками пересечения участков кромки 1-2 и 5-6 с радиусной кромкой 2-5. Эти точки необходимо рассматривать особо. Если считать их относящимися к прямолинейным участкам 1-2 и 5-6, то они будут иметь, передний и задний углы, принятые? для этих участков, для которых радиальная плоскость совпадает с плос -костью, нормальной к кромке.

Для криволинейного участка радиуса t эти плоскости не совпадают. Плоскость,касательная к окружности в точках 2 и 5, располагается нормально оси резца. В результате этого передний и задний углы в плоскости, перпендикулярной к кривой в этих точках,равны нулю. Существующие рекомендации возможности введения выточки, поднутрения,поворота резца,введения, участков вми-товой задней поверхности в зоне таких точек не могут быть использованы, т.к. профиль симметричный, радиус мал и имеется только точки, работающие при нулевых значениях углов. В результате этого наибольший износ резца будет располагаться в этих точках. В подобных случаях требуется решать вопрос о целесообразности применения фасонного резца или, если его применение необходимо, устанавливать соответствующие условия его эксплуатации.

Прочность режущей части в зонах максимального значения одного из углов не снижается, т.к. компенсируется соответствующим уменьшением величины другого угла.

Таким образом, выбор положения базовой линии, диаметра резца и его геометрии удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к резцам, и может быть принят окончательно.

В случае недостаточной величины одного из углов необходимо изменить исходное значение соответствующего угла и провести коррекционный расчет размеров профиля резца, углов режущей части и их анализ.

1.6. Назначение конструктивных размероь резца.

Размеры рифлений и конструктивный размер l2 резца назначаются по табл.2.9 и рис.15.

Длина выточки под головку винта l1 назначается в зависимости от ширины резца.

l1=(1/4 … 1/2)L

Диаметр выточки под головку винта d1 назначается в зависимости от диаметра посадочного отверстия резца d0 .

Для отверстия длиной l>15.мм длина шлифованнах поясков принимается

Для проектируемого резца принимаем:

L = 30 + 5 = 35 мм;

Размер наружного диаметра резца D выполняется по h / 2.

Диаметр посадочного отверстия d0 выполняется по H7 . Остальные конструктивные размеры резца выполняются 14-16-му к валитетам.

Конструкция резца с указанием элементов, размеров, допусков и требований

технических условий приведина на рис. 16.

2. СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФАСОННЫЕ РЕЗЦОВ

Таблица 2.1. Минимальные диаметры оправок d0 для крепления круглых резцов, мм.

Усилие ре- зания Pz даН

Ширина резца L , мм.

От 10 до 13

Св 13 до 18

Св 18 до 25

Св 25 до 34

Св 34 до 45

Св 45 до 60

Св 60 до 80

Консольные крепления оправки

До 100 Св100 до 130 Св130 до 170 Св170 до 220 Св220 до 290 Св290 до 380 Св380 до 500 Св500 до 650 Св650 до 850 Св 850 до 1100

- - - - - - - - - -

Двустороннее крепление оправки.

До 100 Св100 до 130 Св130 до 170 Св170 до 220 Св220 до 290 Св290 до 380 Св380 до 500 Св500 до 650 Св650 до 850 Св 850 до

- - - - - - - - - -

Примечание. Цифры в графах 1 относятся к резцам с D < 3L , в граф 2 – к

резцам D > 3L .

Таблица 2.2

Режимы резания (фасонное точение)

Примечания: 1. Скорости резания V остаются постоянными независимо от ширины резания.

2.Табличные значения усилия резания Рг. и элективной мощности Ne умножаются на ширину резца L .

Щирина резца L , мм	Диаметр обработки, мм
							60-100
Подача S мм / об
	0,02-0,04	0,02-0,06	0,03-0,08	0,04-0,09	0,04-0,09	0.04-0,09	0,04-0,09	0,04-0,09
	0.015-0,035	0,02-,052	0,03-0,07	0,04-0,088	0,04-,0088	0,04-0,088	0,04-.088	0,04-0,088
	0.01-0,027	0,02-0,04	0,02-0,055	0,035-0,077	0,04-0,082	0,04-0,082	0,04-0,082	0,04-0,082
	0,01-0,024	0,015-0,035	0,02-,.048	0,03-0,059	0,035-0,072	0,04-0,08	0,04-0,08	0,04-0,08
	0,008-0,018	0,015-0,032	0,02-0,042	0.025-0,052	3.03-0,063	0,04-0,08	0,04-0,08	0.04-0,08
	0,008-0,018	0,01-0,027	0,02-0,037	0,025-0,046	3,02-0,055	0,035-0,07	0,035-0,07	0,035-0,07
	-	0,01-0,025	0,015-0,034	0,02-0,043	0,025-0,05	0,03-0,065	0,03-0,065	0,03-0,065
	-	0,01-0,023	0,01-5-0,031	0,02-0,039	0,03-0,046	0,03-0,06	0,03-0,06	0,03-0,06
	-	-	0,01-0,027	0,015-0,034	0,02-0,04	0,025-0,055	0,025-0,055	0,025-0,055
	-	-	0.01-0.025	0,015-0.031	0,02-0,037	0.025-0,05	0.025-0,05	0,025-0,05
	-	-	-	-	0.015-0,031	0,02-0,042	0,025-0,046	0,025-0,05
	-	-	-	-	0,01-0.028	0,015-0,038	0,02-0.048	0,025-0,05
	-	-	-	-	0,01-0,025	0,015- 0,034	0,02- 0,042	0,025- 0,05

Примечание. Меньшие значения подач - для сложных профилей и твердых материалов; большие - для простых профилей и мягких металлов .

Пояснения к рис. 9-14.

I. При наличии крайних участков профиля, параллельных оси резца (рис.9,10,11,13,14) или при наличии вогнутых профилей изделия величина перекрытия h на сторону принимается в зависимости от ширины L изделия по табл.2.5.

Таблица 2.5.

При этом, если высота выступа не ограничивается размерами высоты профиля изделия, выступ должен перекрывать профиль изделия во высоте 1 - 3 мм (рис.11,12)

4. У резцов для изделий с точными по ширине профиля размерами l1 (рис.13,14) делается установочные выступы высотой Во в зависимости от ширины выступа m1 (табл.2.7)

Таблица2.7.

Таблица 2.9

Размер рифлений (рис.15)

ВВЕДЕНИЕ

В современном машиностроении находят широкое применение новые методы обработки, новые конструкции и виды режущего инструмента и металлорежущих станков. Непрерывно повышается доля процессов чистовой обработки, определяющих точность изготовления, шероховатость поверхности и физико-механические свойства поверхностного слоя деталей, которые имеют чрезвычайно большое значение для достижения высоких эксплуатационных качеств изделия.

Инструменты в широком смысле представляют собой орудия, употребляемые при ручной и механической обработке разного рода материалов в машиностроении, горном деле, в деревообрабатывающей промышленности, сельском хозяйстве, в медицине, в домашнем обиходе и т.п. Режущем инструментов в узком смысле называется та часть металлорежущих станков, которая непосредственно изменяет форму обрабатываемой детали.

В народном хозяйстве инструменты играют огромную роль, и ни одна отрасль не может обойтись без использования инструментов в широкой их номенклатуре.

В данной курсовой работе проектируется три режущих инструмента: фасонный резец, протяжка и долбяк. Резцы – наиболее распространенный вид режущего инструмента. Фасонные резцы применяют для обработки деталей с фасонным профилем. Протяжки являются многозубыми металлорежущими инструментами, осуществляющими снятие припуска без движения подачи за счет превышения высоты или ширины последующего зуба по отношению к высоте или ширине предыдущего. Они применяются для чистовой обработки различных по форме внутренних и наружных поверхностей деталей. Зуборезный инструмент относится к категории наиболее сложного и специфичного в проектировании, изготовлении и эксплуатации. Зуборезный долбяк предназначен для нарезания зубьев цилиндрических колес методом огибания.

1 ФАСОННЫЙ РЕЗЕЦ
1.1 Назначение, область применения и типы фасонных резцов
1.2 Задание на проектирование фасонного резца


1.5 Графический метод определения профиля резца
1.6 Аналитический метод расчета профиля резца
1.7 Определение передних и задних углов на всем протяжении режущего лезвия
1.8 Конструктивное оформление резцов
1.9 Установка, регулирование и крепление резцов на станках
2 ПРОТЯЖКА
2.1 Назначение, область применения и типы протяжек
2.2 Задание на проектирование протяжки
2.3 Расчет протяжки

3.1 Назначение, область применения и типы долбяков
3.2 Задание на проектирование долбяка
3.3 Расчет дискового долбяка
3.4 Проектирование дискового долбяка

Список используемой литературы

1 Фасонный резец

1.1 Назначение, область применения и типы фасонных резцов

Фасонные поверхности различных деталей машин могут быть получены при точении следующими основными методами :

а) обработкой токарными резцами с применением одновременно продольной и поперечной подачи;

б) обработкой токарными резцами с помощью специального копира или гидросуппорта;

в) обработкой токарными резцами на станке с ЧПУ;

г) обработкой на токарных многорезцовых станках, где все элементы профиля детали обрабатываются одновременно двумя группами предварительно настроенных резцов, одна из которых работает с продольной подачей, другая – с поперечной. При этом каждый резец производит обработку отдельного элемента профиля;

д) обработкой токарными резцами на станке с ЧПУ.

При обработке фасонным резцом все элементы профиля образуются одним резцом, совершающим прямолинейное перемещение в одном направлении.

В крупносерийном и массовом производстве для обработки фасонных поверхностей распространение получили фасонные резцы, так как они обеспечивают высокую производительность, а также идентичность формы и высокую точность размеров обрабатываемых изделий .

Применяются фасонные резцы для обработки тел вращения на станках с вращательным движением обрабатываемой детали, а также для фасонных поверхностей на станках с прямолинейным движением детали или резца .

Круглые фасонные резцы применяются для обработки как внутренних, так и наружных фасонных поверхностей. Широкое применение круглых фасонных резцов объясняется относительной простотой их изготовления и долговечностью (допускается большое количество переточек) .

1.2 Задание на проектирование фасонного резца

Спроектировать круглый фасонный резец для обработки детали, представленной на рисунке 1.1.

Исходные данные: D 1 = 40 мм; D 2 = 20 мм; D 3 = 62 мм; l 1 = 25 мм;

l 2 = 3 мм; l 3 = 16 мм; l 4 = 8 мм; l 5 = 5 мм; R = 6 мм.

Материал изделия обрабатываемого фасонным резцом сталь 20, твердость  в = 45 кгс/мм 2 , предел прочности при растяжении  = 12 %. Тип резца: круглый.

Отклонения диаметральных и длинновых размеров принимаем по h9.

Рисунок 1.1. Эскиз детали, обрабатываемой фасонным резцом

1.3 Выбор параметров режущего инструмента

1.3.1 Определяем тип резца

Согласно заданию определяем тип резца: круглый фасонный резец (, с. 11, табл. 1.9).

1.3.2. Конструкция круглого фасонного резца: цельная.

1.3.3 Материал режущей части резца

Материал режущей части резца выбираем согласно обрабатываемому материалу. В нашем случае заготовка состоит из стали 20 и, следовательно, материал режущей части резца: Р6М5.

1.3.4 Назначение углов режущего лезвия резца

Задний угол  принимают в пределах 10…15 0 для круглых резцов; передний угол  назначают в зависимости от твердости обрабатываемого материала. Принимаем: задний угол  = 10 0 (, с. 8), а передний угол  = 20 0 (, с. 9, табл.1).

1.3.5 Период стойкости

Выбираем среднее значение стойкости при однострументной обработке: T = 60 мин (, с. 268).

1.4 Назначение режимов резания

1.4.1 Определение габаритных размеров фасонного резца

Наименьший допустимый диаметр фасонного резца определяем по формуле (1.1):

, (1.1)

где d – диаметр оправки для крепления резца;

t max – наибольшая глубина профиля детали;

d max , d min – наибольший и наименьший диаметры профиля обрабатываемой детали.

Рисунок 1.2. Определение габаритных размеров круглого фасонного резца

1.4.2 Определение глубины резания

Наибольшую глубину профиля детали определяем по формуле (1.2):

. (1.2)

мм.

Минимальные размеры оправки для крепления круглых фасонных резцов зависят от предполагаемого усилия резания, ширины резца и метода крепления оправки. Следовательно, для определения диаметра оправки выполним расчет режимов резания .

1.4.3 Определение значения подачи

Значение подачи s определяем по табл. 16 (, с. 269) в зависимости от ширины резца и наибольшего диаметра обработки D max = 62 мм, ширина резца b = 25 мм; s = 0,045 мм/об.

1.4.4 Определение скорости резания

Скорость резания при точении круглым фасонным резцом определяем по формуле (1.3):

(1.3)

где С V = 350 коэффициент (, с. 269, табл. 17);

T = 60 мин (, с. 268) – среднее значение стойкости инструмента;

m = 0,2; y = 0,35; x = 0,15 (, с. 269, табл. 17) – показатели степени.

Коэффициент K V определяем по формуле (1.4), (, c. 268):

(1.4)

где К М V – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

К П V – коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

К И V – коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

Коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала: К М V = 0,6 (, с. 263, табл. 4).

Коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки: К П V = 1 (, с. 263, табл. 5).

Коэффициент, учитывающий качество материала инструмента: К И V = 1 (, с. 263, табл. 6); марка инструментального материала: Р6М5.

Подставляя численные значения в формулу (1.3), получаем скорость резания:

1.4.5 Определение частоты вращения шпинделя станка

Определяем частоту вращения шпинделя станка по формуле (1.5):

. (1.5)

об/мин.

1.4.6 Определение фактической скорости резания

Фактическую скорость резания определяем по формуле (1.6):

, (1.6)

где = 1250 об/мин – частота вращения шпинделя станка 16К20 (по паспорту).

м/мин.

1.4.7 Определение силы резания при точении фасонными резцами

Сила резания определяется по формуле (1.7), (, с. 271):

где С р = 212 – коэффициент для расчета силы резания при точении, выбираем в зависимости от материала заготовки (сталь 20) и материала режущей части резца Р6М5 (, с. 274, табл. 22);

t = 11 мм – глубина резания;

s = 0,045 мм/об – скорость подачи при фасонном точении;

х = 1; y = 0,75; n = 0 – показатели степеней (, с. 273, табл. 22)

Поправочный коэффициент К р определяем по формуле (1.8), (, с. 271):

где
= 0,84 (, с. 264, табл. 9) – поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества стальных и чугунных сплавов на силовые зависимости;

= 1,0 (, с. 275, табл. 23);

,
,
,
- поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания при обработке стали и чугуна

1.4.8 Определение мощности резания

Мощность резания определяем по формуле (1.9), (, с. 271):

(1.9)

кВт.

1.4.9 Сравнение мощности привода станка и мощности резания

Выбираем станок 16К20: мощность электродвигателя главного привода –
= 11 кВт,
. Мощность резания
= 7,7 кВт.

Следовательно, мощность электродвигателя главного привода станка удовлетворяет требуемой мощности резания.

1.4.10 Определение машинного времени

Машинное время определяем по формуле (1.10):

(1.10)

где L = 11 мм – длина хода резца, определяемая как полуразность диаметра заготовки и минимального диаметра фасонной детали;

s = 0,045 мм/об – подача;

n ст = 1250 об/мин – частота вращения шпинделя станка 16К20 (по паспорту);

i – количество проходов.

мин.

Диаметр посадочного отверстия определяем из условия достаточной прочности и жесткости оправки в зависимости от главной составляющей силы резания Р z .

При двустороннем креплении диаметр посадочного отверстия определяется по таблице № 1.1: d = 27 мм.

Таблица № 1.1

Сила резания

d, при ширине резца В, мм

А. Консольное крепление оправки

св. 1000 до 1300

св. 1300 до 1700

св. 1700 до 2200

св. 2200 до 2900

св. 2900 до 3800

св. 3800 до 5000

св. 5000 до 6500

св. 6500 до 8500

св. 8500 до 11000

Б. Двустороннее крепление оправки

св. 1000 до 1300

св. 1300 до 1700

св. 1700 до 2200

св. 2200 до 2900

св. 2900 до 3800

св. 3800 до 5000

св. 5000 до 6500

св. 6500 до 8500

св. 8500 до 11000

Подставляем численные значения в формулу (1.1):

Получаем, что D 68,5 мм. Округляем D до ближайшего стандартного значения: D = 70 мм (, с. 11).

1.4.11 Определяем величину смещения

Величину смещения определяем по формуле (1.11):

(1.11)

Подставляем численные значения в формулу (1.11):

1.5 Графический метод определения профиля резца

Графический метод определения профиля круглого фасонного резца весьма прост и нагляден. Вместе с тем при правильно выбранном масштабе и тщательном выполнении построения он обеспечивает практически такую же точность, как и аналитический расчет. Часто аналитический и графический расчеты выполняются одновременно и при совпадении результатов данных расчетов считаются достоверными. Необходимость расчета различными способами вытекает из того, что при проверке результатов расчета тем же способом, которым он выполнен, вероятно повторение тех же ошибок, которые были допущены ранее. Если же проводится аналитический расчет и графическое построение, то совпадение ошибок в обоих случаях маловероятно. Более того, при расхождении результатов обоих расчетов легко найти допущенные ошибки, производя проверки только в тех местах, где имеются существенные расхождения .

Принимаем масштаб построения 5:1.

Исходными данными для графического построения профиля резца являются: чертеж обрабатываемой детали, диаметр резца D и выбранные геометрические параметры αи γ.

Графический метод построения профиля круглого фасонного резца

Вначале вычерчиваем профиль детали, который рассекается рядом параллельных прямых, отстоящих друг от друга на определенных расстояниях l i .

Таким образом, получаем ряд характерных точек профиля i. Полученные точки проектируем на горизонтальную ось ОО 1 , получая соответственно точки . Из центра О изделия проводим ряд концентрических окружностей радиусамиr i . Получаем таким образом проекцию детали на плоскость, перпендикулярную ее оси.

Для определения положения центра резца раствором циркуля, равным наружному радиусу фасонного резца, делаем засечку из точки I.

Затем проводим линию О 2 О 3 , параллельную линии ОО 1 , на расстоянии
. Точка пересечения будет искомым центром круглого фасонного резца.

Из точки под углом к линии ОО 1 проводим луч
, который является следом передней грани резца. Пересечении линии
с окружностямиr i дает точки I, II, III, IV режущего лезвия, образующего соответственно точки профиля детали. Из центра О 2 проводим ряд концентрических окружностей радиусами О 2 I, O 2 II, O 2 III, O 2 IV и т.д., получая, таким образом, соответствующие радиусы фасонного резца R i . Пересечение окружностей R i с линией О 2 О 3 дает соответственно точки ,
,
,
и т.д., которые располагаются в радиальном сечении и соответствует точкамI, II, III, IV и т.д. режущего лезвия.

Теперь представляется возможным построить профиль фасонного резца в радиальном сечении. Для этого необходимо провести линию СС, отложить от этой линии осевые размеры l i , которые, как известно, не будут претерпевать никаких изменений, так как ось резца параллельна оси обрабатываемого изделия. Проектируя точки пересечения окружностей с линией О 2 О 3 , проходящей через центр и параллельной линии СС, получим характерные точки профиля фасонного резца в радиальном сечении (
,
,
,
и т.д.).

1.6 Аналитический метод расчета профиля резца

Исходными данными для аналитического расчета являются: чертеж обрабатываемой детали, диаметр резца D и его геометрические параметры и. Решая элементарные геометрические задачи, определяем радиусы характерных точек профиля детали (r i).

На рисунке 1.3 представлена схема расчета круглого фасонного резца. Передняя грань этого резца представлена линией MN. Точки пересечения передней грани с соответствующими радиусами детали обозначены цифрами i. Радиусы этих точек r i и осевые расстояния l i между сечениями 1, 2, 3, 4 и т.д. (нижняя проекция) определяются по чертежу детали или рассчитываем с точностью до третьего знака после запятой.

Из центра резца О 2 через точки i проводятся окружности радиусами R i . Опуская из центра О 2 на линию MN перпендикуляр О 2 М и соединив центр О 2 с точками 1, 2, 3, 4 и т.д., получим ряд прямоугольных треугольников iМО 2 .

Рисунок 1.3. Схема расчета круглого фасонного резца для наружной обточки

Гипотенузами этих треугольников будут соответствующие радиусы резца R i , которые необходимо определить, чтобы построить профиль резца. А для этого необходимо знать размеры В i , являющиеся катетами этих треугольников, и углы , заключенные между катетами В и гипотенузами, являющимися искомыми значениями радиусов характерных точек.

Значение В 1 может быть определено без дополнительных построений по формуле (1.12), (, с.18):

Для определения последующих значений В и необходимо провести дополнительные построения на расчетной схеме. Через центр детали О 1 и точки 1, 2, 3, 4 и т.д. проводим прямые, перпендикулярные линии MN, и получаем, таким образом, размеры А i и размеры С i -1 . Соединяя точки 1, 2, 3, 4 и т.д. с центром детали О 1 , получаем ряд прямоугольных треугольников iNO i . Гипотенузами этих треугольников являются радиусы характерных точек профиля детали r i .

Определив значения А n , можно найти значения С n , зная значения С n , можно определить значения В n и значения искомых R n .

1.6.1 Определение размеров А i и С i:

4)
;

10)
;

1.6.2 Определение размеров В i и R i:

3)
мм;

4)
;

5)
мм;

6)
мм

7)
мм;

8)
;

9)
мм;

10)
мм;

11)
;

Используя графический и аналитический методы определения профиля резца определили геометрические параметры фасонного резца, занесем их в таблицу № 1.2 и определим погрешность этих методов.

Таблица № 1.2

1.8 Конструктивное оформление резцов

1.8.1 Дополнительные лезвия фасонных резцов

Наиболее широкое применение фасонные резцы нашли при обработке деталей из прутковых заготовок на токарно-револьверных станках и токарных автоматах. При этом на обоих торцах фасонной детали должен быть оставлен припуск для чистового точения в размер. Припускобеспечивается соответствующей установкой резца на станке и регулировкой упора, ограничивающего подачу пруткового материала .

Необходимо увеличить длину режущего лезвия 9 – 10 резца от точки 11 (рисунок 1.5). Для облегчения настройки подрезного резца и повышения точности подрезки торца с помощью фасонного резца намечаем на обрабатываемой детали точное положение конечной точки профиля 10. Для этого от точки 10 расчетного фасонного профиля резца строится участок 10 - 11 длиной, равной
. Для повышения прочности режущей кромки, улучшения технологичности изготовления резца и снижения травматизма остроугольные переходы у торцов резца нежелательны, поэтому фасонная поверхность резцов заканчивается цилиндрическом пояском 11 – 12 длиной 2 мм. С учетом изложенного длина дополнительного режущего лезвия
мм.

Участок 1 – 13 составляет с перпендикуляром к оси детали угол 15 0 , длина этого конусного участка равна
. Длина цилиндрического участка 13 – 14 для отрезки готовой детали соответствует ширине отрезного резца. Режущее лезвие 14 – 15 для снижения сил трения по задней поверхности резца выполняется также под углом 15 0 к торцу обрабатываемой детали. Учитывая вышеизложенное, ширина дополнительного режущего лезвия на втором торце В 2 = 3 мм.

Радиусы узловых точек цилиндрических поясков 11 – 12 и 13 – 14 определяются из следующих соотношений:

Общая ширина фасонного резца определяется как сумма размеров вдоль оси резца:

Рисунок 1.5. Схема оформления контура фасонного резца

1.8.2 Допустимая ширина фасонных резцов

Ширина обработки, допускаемая фасонными резцами, ограничивается мощностью станка и жесткостью системы «станок – деталь – инструмент». При недостаточной жесткости этой системы в процессе обработки возникают вибрации, причем вероятность возникновения вибраций при обработке фасонными резцами тем выше, чем больше ширина резца и тоньше срезаемая стружка. Слабым звеном системы «станок – деталь – инструмент» с точки зрения виброустойчивости является изделие, поэтому следует считать справедливым ограничение допустимой ширины фасонного резца в зависимости от требуемой точности обработки .

При выборе наибольшей допустимой ширины обработки фасонными резцами с радиальной подачей можно пользоваться рекомендациями, приведенными в таблице № 1.3.

Под шириной обработки (длиной режущего лезвия) следует понимать длину выпрямленного режущего лезвия фасонного резца. Допустимая ширина обработки фасонными резцами зависит от применяемой в процессе обработки подачи, с уменьшением которой можно увеличить ширину обработки .

Таблица № 1.3

Характер обработки: грубая (9 – 10 квалитет точности).

1.8.3 Построение шаблонов для контроля профиля резцов

Часто для контроля профиля фасонных резцов в процессе их изготовления применяют шаблоны, которые прикладываются к фасонной задней поверхности резца. По величине просвета судят о точности выполненного профиля резца.

Шаблон имеет те же номинальные размеры профиля, что и фасонный резец, однако допуски на размеры профиля шаблона должны быть в 1,5…2 раза жестче, чем соответствующие допуски резца.

Для контроля шаблона при его эксплуатации, применяем контршаблон. Его профиль одинаков с профилем резца, но допуски на размеры профиля в 1,5…2 раза жестче, чем допуски на размеры шаблона.

Шаблон и контршаблон изготавливаем ил листового материала толщиной 3 мм. Для увеличения износостойкости их закаливаем до твердости 56…64 HRC. Для уменьшения коробления применяем легированную инструментальную сталь ХВГ. Мерительные кромки по всему фасонному контуру делаем тоньше основной пластины (0,5 мм) для облегчения обработки точных размеров профиля и удобства контроля резца.

Для построения профиля шаблона через узловую контурную точку профиля 2 (рисунок 1.6) проводим координатную линию параллельно оси, от которой в перпендикулярном направлении откладываем размеры, определяющие относительное положение всех точек фасонного профиля. Расположение узловых контурных точек по глубине фасонного профиля определяются для круглых резцов координатными расстояниями Р i , полученными как разность размеров фасонного профиля в диаметральном сечении: Р i = P 2 – P i .

Рисунок 1.6. Шаблон и контршаблон для контроля фасонного резца

1.8.4 Конструктивные размеры, допуски фасонных резцов. Заточка резцов

Заключительным этапом проектирования фасонных резцов является разработка исполнительного чертежа резца и технических условий на его изготовление .

Основными размерами, которые должны быть указаны на рабочих чертежах фасонных резцов, являются: габаритные размеры, размеры базовых отверстий или поверхностей, глубина и угол заточки, диаметр контрольной окружности (риски) на торце круглых резцов, если она предусмотрена расчетом и размеры крепежного отверстия .

Посадочное отверстие круглого фасонного резца шириной более 15 мм выполняется с выточкой, при этом длина шлифовальных поясков с обеих сторон выбираем равной 0,25 ширины резца .

Чтобы исключить в процессе работы возможность проворота круглого резца на оправке, на торце резца сверлится отверстие, в которое входит штифт кольца с торцевыми рифлениями. Это кольцо является составной частью державки и может быть использовано при креплении целого ряда резцов на данной оправке .

Допуск на изготовление профиля резца целесообразно брать не более 0,2 допуска на изготовление детали. При этом отклонения размеров профиля задаются симметрично и назначаются в пределах
мм.

Заточка производится на универсально-заточных станках шлифовальными чашечными кругами. Для удобства контроля углов и установки резцов при заточке на торце круглых фасонных резцов рекомендуется выполнять риску .

1.9 Установка, регулирование и крепление резцов на станках

Для установки, регулирования и крепления резцов на станках применяются державки разнообразных конструкций в зависимости от типов резца и станка, возможности размещения их на суппорте, точности установки и регулирования положения резца относительно детали, действующих сил резания .

Двухопорное крепление используют для круглых и винтовых фасонных резцов значительной ширины (
мм), когда силы резания достигают больших значений. При этом можно применять сдвоенные или чаще всего цельные двухопорные державки. Вторую опору таких державок рекомендуется выполнять регулируемой для закрепления резцов различной ширины .

Круглые фасонные резцы в державках фиксируются с помощью:

штифта установочной зубчатой шайбы, входящего в соответствующее отверстие на резце;

зубчатого винта, изготовленного на торце регулировочного сектора и на торцовой поверхности резца;

регулировочной шпонки и шпоночных пазов в резце и опорном болте.

Существуют конструкции державок для круглых фасонных резцов допускают несколько способов регулировки положения резцов по высоте центра детали; возможны грубая и тонкая регулировки .

Грубая регулировка осуществляется поворотом резца относительно регулировочного сектора в зависимости от величины переточек резца .

Тонкая регулировка круглых фасонных резцов осуществляется с помощью: а) сектора и винта; б) эксцентриковой втулки; в) дифференциального винта; г) обычного винта .

Материал державки резца принимаем сталь 45.

Размер державки резца при двухопорном креплении: высота h = 50 мм, ширина b = 60 мм (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7. Державка круглого фасонного резца:

1 – корпус; 2 – винт; 3 – гайка; 4 – резец; 5 – болт; 6 – рычаг; 7 – пробка.

3.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЗЦОВ

Резцы с фасонной режущей кромкой применяются для образования поверхностей тел вращения и призматических деталей, поверхностей, имеющих в качестве образующих линию, представляющую сочетание участков прямых и кривых.

Получение фасонной поверхности детали возможно путем раздельной обработки каждого из участков ее образующей при помощи резцов, фрез, шлифовальных кругов, но при непременном условии такого их (участков) взаимного расположения, которое обеспечивает получение заданного профиля образующей поверхности детали с требуемой точностью. Данный вариант обработки имеет ряд недостатков: пониженную производительность процесса, трудность получения требуемого расположения обработанных участков, т.е. точности профиля образующей обработанной детали, и, наконец, необходимость использования труда рабочего повышенной квалификации. Это ограничивает его применение: он используется в условиях единичного производства деталей или в случаях, когда невозможно получить одновременно профиль из-за его сложности, увеличенного периметра и других причин.

Фасонные поверхности призматических деталей могут быть обработаны одновременно по всему профилю их образующей фрезерованием, протягиванием, шлифованием, строганием фасонным резцом. Последний способ как малопроизводительный применяется редко. Некоторые его особенности позволяют успешно использовать строгальные фасонные резцы при получении простых фасонных поверхностей значительной длины.

Получение образующей фасонной поверхности тел вращения одновременно по всему периметру используется в серийном и массовом производствах. Этот вариант профилирования обеспечивает, по сравнению с вариантом профилирования по участкам, повышение производительности обработки, повышение точности профиля деталей и их идентичность по профилю, что осуществляется при помощи фасонных инструментов: фрез, протяжек, шлифовальных кругов, фасонных резцов. Каждый из этих способов имеет свои особенности и показатели производительности, точности, стоимости и другие данные в зависимости от условий, в которых они применяются.

В машиностроении имеются детали таких размеров и такие процессы их производства, при которых оказывается нецелесообразным применение фрезерования, протягивания и шлифования и предпочтительным является использование фасонных резцов. Точно изготовленные фасонные резцы при правильной установке их на станках обеспечивают высокую производительность, точность формы и размеров обработанных деталей по IT8…IT12 и поверхность с = 0,63…2,5 мкм. Они имеют также и такие преимущества, как: малая металлоемкость конструкции, большой срок службы, простота заточки и переточки, технологичность конструкции, относительно невысокая стоимость, они не требуют при эксплуатации рабочих высокой квалификации. Применяются фасонные резцы на токарных, револьверных станках и станках-автоматах, т.е. на тех же станках, на которых предварительно обрабатываются такие детали. Наличие шлифовальных станков для профилирования фасонных резцов повышает технологичность их изготовления и способствует более широкому использованию.

Как и другие металлорежущие инструменты, фасонные резцы характеризуются рядом признаков, которые используются для их классификации. Фасонные резцы можно разделить на следующие группы: по форме – резцы стержневые, призматические и круглые; по виду обрабатываемой поверхности – наружные и внутренние; по установке относительно обрабатываемой детали и направления движения подачи – радиальные и тангенциальные; по расположению резца относительно детали – с параллельным и с повернутым под углом расположением осей или базы измерения; по расположению передней поверхности – без наклона (λ = 0) или с наклоном под углом λ ; по форме образующих фасонных поверхностей – кольцевые и винтовые.

Фасонные резцы применяются для обработки как внутренних, так и наружных фасонных поверхностей и встречаются различных разновидностей. Применяются они в массовом, серийном, и даже в единичном производстве.

По принципу работы: радиальные и тангенциальные. По конструкции радиальные фасонные резцы выполняются трех типов: дисковые, или круглые; призматические и стержневые. У стержневого и призматического резцов рабочая часто изготовлена из быстрорежущей стали, а державки – из конструкционной. Кроме того, для экономии быстрорежущей стали, режущая часть делается сварной.

Широкое применение круглых фасонных резцов объясняется относительной простотой их изготовления и долговечностью (допускается большое количество переточек).

В последнее время при обработке труднообрабатываемых материалов находят применение резцы из твердого сплава, несмотря на всю сложность их заточки, особенно сложных профилей.

Размеры рабочей части и высота профиля режущей части инструментов будут равны соответствующим размерам и высоте профиля обработанной детали, если углы α и γ равны нулю. Однако такие геометрические параметры практически не применяются, т.к. резание в таком случае практически невозможно. Фасонные резцы затачивают и устанавливают так, чтобы обеспечить положительное значение переднего и заднего угла. Передний угол, как у призматического, так и у круглого резца обеспечивается путем заточки. Задний угол у круглого создается за счет смещения центра резца на величину h р , а у призматического – его наклоном. См. рис.

В практике получили распространение резцы с параллельным расположением оси относительно обрабатываемой детали. Наклонное расположение оси применяется в тех случаях, когда конфигурация детали на отдельных участках профиля не обеспечивает минимально необходимых задних углов при параллельном расположении.

Профиль детали, измеренный вдоль оси (l 1 , l 2 , …l n ), в точности соответствует профилю резца, с параллельным расположением оси относительно обрабатываемой детали. Для выполнения необходимой высоты и формы профиля производят соответствующие коррекционные расчеты профиля инструментов.

Существуют два способа: графический и аналитический. Графический – выполняется по правилам проекционного черчения и описан в [Нефедов Н. А. Задачи по проектированию режущего инструмента / Н. А. Нефедов, К. А. Осипов. – Л.: Машиностроение, 1990. – 328 с. ]. Затем можно также использовать КОМПАС.

ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФАСОННЫХ РЕЗЦОВ

Проектирование фасонных резцов состоит из следующих основных этапов:

1) подготовка чертежа детали к расчету фасонного резца;

2) выбор типа резца;

3) определение углов режущей части и углов установки резца;

4) определение габаритных и присоединительных размеров резца;

5) расчет размеров профиля резца (коррекционный расчет резца);

6) расчет допусков на размеры профиля, углы заточки и установки резца;

7) оформление рабочего чертежа резца;

8) проектирование шаблона для контроля профиля резца при его изготовлении и контршаблона для проверки шаблона;

9) проектирование державки для крепления резца на станке.

Подготовка чертежа детали к расчету фасонного резца. Для расчета размеров профиля резца необходимо задать расчетные или теоретические размеры детали. Для того, чтобы при обработке детали каждый размер можно было легче получить внутри своего поля допуска, за теоретические размеры детали принимаются ее средние размеры. Например, задан вал диаметром . Тогда средний в поле допуска размер диаметра вала будет 49,934, а расчетное значение радиуса 24,967. Если размер стоит на чертеже без допуска, то он принимается по 10...11 квалитетам точности; знак отклонений в этом случае «+» для охватывающих размеров, «–» для охватываемых, «+» для прочих размеров. Как правило, продольные размеры профиля и радиусы дуговых участков принимаются с отклонениями «±», поэтому за расчетные размеры могут быть приняты их номиналы.

Наибольшую трудность представляет определение радиусов промежуточных точек дуговых участков. В этом случае по заданным теоретическим размерам D 1 , D 2 , L , R , и длинам l 2 , l 3 , …l 6 , (рис.) находят радиусы точек 2...6, т.е. r 2 , r 3 , … r 6 . В некоторых случаях необходимо бывает определить также наименьший радиус r min точки M. Для решения этих вопросов вначале нужно найти координаты центра окружности l 0 и r 0 , что производится по тригонометрическим зависимостям.

В случае, если высокой точности обработки детали не требуется, определение подобных размеров можно провести графическим путем (вычерчиванием профиля в достаточно большом масштабе). Рекомендуется и при аналитическом расчете результаты проверять графически во избежание грубых ошибок.

Решение вопроса о дополнительных лезвиях фасонного резца связано с тем, что часто фасонные резцы кроме обработки заданного профиля снимают также фаску с торца детали и прорезают канавку для облегчения работы отрезного резца (рис.3.10). Диаметр канавки D не должен быть меньше наименьшего диаметра детали D min и зависит от жесткости детали и ее конфигурации. Другими словами, режущая кромка под отрезку не должна выступать за пределы рабочего профиля резца. Размер b делается несколько больше или равным ширине отрезного резца, угол φ = 15...20°. В дальнейшем при проектировании резца в расчет берется весь профиль вместе с дополнительными лезвиями. Чтобы исключить затирания задней поверхности отрезного лезвия, точка «C» его должна быть расположена ниже всех точек профиля резца.

Выбор типа фасонного резца . В производственных условиях обычно при проектировании фасонных резцов исходными данными является чертеж детали. При выборе типа фасонного резца для ее обработки руководствуются следующими соображениями.

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.

Стержневые резцы используются при единичном и мелкосерийном производстве деталей, так как допускают малое число переточек и требуют подналадки по высоте при помощи подкладок после каждой переточки. В остальных случаях применяются круглые (дисковые) резцы. Они допускают большее количество переточек и технологичнее в изготовлении. Кроме того, круглыми фасонными резцами обрабатывают внутренние фасонные поверхности.

Чаще применяются резцы радиального типа, так как большинство станков имеют суппорты с установкой резца по высоте оси детали. Резцы тангенциального типа можно применять при малой глубине фасонного профиля детали (t mах < 0,12D), однако, надо учитывать возможности размещения и закрепления такого резца на суппорте станка. Важным достоинством тангенциального резца является возможность обработки деталей разного диаметра с одинаковыми фасонными профилями и постепенное врезание и выход резца, что ведет к уменьшению усилий резания и позволяет обрабатывать нежесткие детали, с точностью до 0,03 мм на диаметр. Однако производительность обработки при их использовании ниже, чем при работе резцов радиального типа.

Резцы с двойным наклоном передней поверхности, когда λ и γ ≠ 0, применяют при обработке профилей, имеющих конический участок повышенной точности.

Резцы с особой установкой (с развернутой базой крепления или наклонным корпусом) служат для улучшения условий обработки торцовых участков профиля детали, так как при этом увеличивается задний угол α N . Разворот базы на угол ψ применяется для всех резцов; боковой наклон корпуса на угол α б – обычно для призматических резцов. Боковой наклон выгоднее, чем разворот базы, так как уменьшает габариты державки и увеличивает ее жесткость по сравнению с державкой при ψ ≠ 0. При внутренней обработке для увеличения углов α N на торцовых лезвиях применяют также винтовые резцы.

Круглые резцы чаще изготавливают насадными; при малых габаритах резца (обычно при внутренней обработке) применяют хвостовые резцы. Круглые резцы, как правило, выполняют цельными из быстрорежущей стали, а призматические больших размеров делают паяными или сварными. Материал режущей части резца выбирается с учетом условий его работы (материал детали, предполагаемые режимы резания, жесткость технологической системы).

Определение углов режущей части. Углы резца γ и α задаются в наиболее выступающей (базовой) точке, устанавливаемой у резцов радиального типа на высоте оси детали, в сечении плоскостью, перпендикулярной базе крепления резца. У резца с боковым наклоном корпуса (α б ≠ 0) эти углы задаются в сечении, перпендикулярном оси обрабатываемой детали. Согласно рекомендациям принимают следующие величины передних углов фасонных резцов (табл. 3.3).

Задний угол призматических резцов можно делать больше, чем у круглых. Обычно α = 8...12° для круглых и 10...15° для призматических резцов. Следует иметь в виду, что задние углы переменны в разных точках кромки. В сечении, нормальном к проекции режущей кромки на основную плоскость, они могут быть на некоторых участках намного меньше номинального значения. Поэтому необходимо производить проверку минимальной величины заднего угла по формуле:

где α T – задний угол в данной точке в торцевом сечении; φ - угол между касательной к профилю детали в данной точке и торцевой плоскостью детали; D и D x – соответственно наибольший диаметр и диаметр резца в точке X; для призматических резцов D/D x = 1. Угол α N не должен быть меньше 3°.

На участках лезвий перпендикулярных базе резца обычно делают поднутрения под углом φ 1 до 3...4° (рис.3.11).

В случае проектирования резца с углом λ ≠0, угол бокового наклона передней поверхности, λ 0 рассчитывается в зависимости от выбранного положения базовой линии (участка лезвия, устанавливаемого по высоте оси детали) по формуле: tgλ 0 = tgσ sin γ,

где σ – угол между базовой линией и осью детали. Формула пригодна лишь для резцов обычной установки.

Определение габаритных и присоединительных размеров резца.Обычно габаритные и присоединительные размеры резцов определяются из конструктивных соображений в зависимости от глубины фасонного профиля изделия tmах и длины профиля L.

Габаритный радиус дисковых резцов определяется по формуле:

где е – глубина заточки по передней поверхности, необходимая для размещения стружки; К – толщина тела резца, необходимая для обеспечения его прочности, К = 8... 10 мм: d 0 – диаметр посадочного отверстия.

Величины е и d 0 выбираются в зависимостиот t mах по табл. 3.4.

Наибольший диаметр резца D H = 2R округляется в большую сторону до величин из нормального ряда линейных размеров по ГОСТ 6636-69.

Конструктивные размеры резца (рис 3.12) можно выбрать в зависимости от глубины профиля изделия. Диаметр D H обычно в 6…8 раз больше глубины профиля. Такие данные приведены в таблице 3.5.

С правой стороны резца выполняют буртик с рифлениями для передачи крутящего момента и для поворота резца на 1/z после его переточек и установки его вершины на расстояние h р (рис.3.13) от горизонтальной оси резца. Если снятый слой при переточке не соответствует повороту на одно рифление, то резец получает дополнительный поворот с помощью регулировочного червяка державки . Число зубчиков рифлений z = 32...34. Угол профиля их в нормальном сечении 90°. Для постоянства длины площадки при вершине зубчиков дно впадин между зубчиками располагают к торцу буртика под углом β: tgβ = π/z (см. рис.3.12). Подробные сведения о торцовых зубчиках рифлений приводятся в .

Чтобы упростить изготовление круглых фасонных резцов его правую сторону делают без буртика, но с этой стороны сверлится отверстие под цилиндрический штифт, принадлежащий шайбе с рифлениями, по размерам и назначению соответствующей описанному выше буртику резца.

Габаритные и присоединительные размеры призматических фасонных резцов (см. рис.3.11) представлены в табл. 3.6.

Длина профиля резца определяется в зависимости от размеров профиля детали с учетом дополнительных лезвий и округляется в большую сторону в соответствии с нормальным рядом стандартных размеров по ГОСТ 6636-69.

При ширине L , превышающей 2,5А , допускается применение хвостовиков большего размера из табл. 3.6.

При отсутствии роликов с диаметрами d , приведенными в таблице, пользуются имеющимися роликами, размер М при этом подсчитывается по формуле:

М =А + d(1 + ctg λ/2) – 2Е ctg λ , где λ = 60° (рис.3.11, а).

Определение формы и размеров профиля рабочей части призматического фасонного резца. Пусть контур фасонной детали задан узловыми точками 1 , 2 , 3 , 4 и одной из промежуточных точек – 5 , а осевые расстояния между ними l 1 , l 2 , l 3 , l 4 , и радиусы r 1 , r 2 , r 3 , r 4 , заданы чертежом (см. рис. ↓). Исходя из свойств обрабатываемого материала детали назначаем величину переднего угла γ (см. табл. 3.3) и проводим из точки 1 под этим углом след передней поверхности, который пересечет профиль детали в точках 1, 2/3, 4 и 5.

Примем за произвольную координатную ось прямую линию, проходящую через первую узловую точку 1 (обычно первым номером обозначают точку, соответствующую наименьшему радиусу детали r 1 ) под углом α к плоскости резания в этой точке. Тогда целью коррекционных расчетов явится вычисление расстояния от прямолинейной образующей точки 1 до параллельных ей прямолинейных образующих задней поверхности резца, проведенных через узловые точки 2/3, 4 и 5, т. е. определение размеров Р 2/3 , Р 4 и Р 5 . Для этого проведем некоторые дополнительные построения.

Продолжим след передней поверхности резца за точку 1 влево и опустим на него из центра детали О перпендикуляр ОК. Кроме того, соединим центр О с точками 1, 2/3, 4 и 5. Из этих же точек проведем прямые, параллельные отрезку ОК. Расстояния от этих прямых до отрезка ОК обозначим буквой А с соответствующим индексом каждой узловой точки. После этого из точек 2/3, 4 и 5 проводим перпендикуляры на заднюю поверхность резца, в результате чего получим ряд прямоугольных треугольников.