Расчет прочности и жесткости державки резца

СОДЕРЖАНИЕ

1. Расчет и конструирование токарного резца……………………………….

2. Расчет и конструирование спирального сверла…………………………….

3. Расчет и конструирование торцовой фрезы………………………………..

4. Расчет и конструирование круглой протяжки……………………………..

Список используемой литературы……………………………………………...

Графическая часть:

Лист 1. Чертеж токарного резца

Лист 2. Чертеж спирального сверла

Лист 3. Чертеж торцовой фрезы

Лист 4. Чертеж круглой протяжки

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной работы является проектирование металлорежущего инструмента, который должен отвечать стандартам, а также совмещать в себе такие свойства как технологичность, экономичность и простота эксплуатации. Выбор оптимальных геометрических параметров создает благоприятные условия резания, и следовательно, хорошую износостойкость режущей части инструментов. Использование твердосплавных материалов позволяет значительно улучшить скоростные и прочностные свойства режущих элементов.

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ТОКАРНОГО РЕЗЦА

Задание:

Рассчитать и сконструировать составной токарный проходной резец с пластиной из твёрдого сплава для обтачивания вала.

Материал заготовки: Сталь 35, σ_в = 600 МПа.

Диаметр заготовки: D = 46 мм.

Припуск на сторону: h = 4 мм.

Вылет резца: l = 55 мм.

Параметр шероховатости обработанной поверхности R_z = 63 мкм.

Решение:

1.1 Выбираем марку инструментального материала твёрдосплавной пластинки по табл. 2 ([1], стр. 34) для получистового точения стали 35 – Т15К6.

Материал державки резца – Сталь 35 с σ_в = 600 МПа и допускаемым напряжением на изгиб σ_и.д. = 300 МПа.

Назначаем для получистового точения глубину резания, равную половине припуска на обработку:

t = h/2 = 4/2 = 2 мм.

Выбираем подачу по табл. 14 ([2], стр. 266) для диаметра заготовки D =

= 46 мм и глубины резания t < 3 мм – S = 0,5 мм/об.

Рассчитываем скорость резания по эмпирической формуле:    

,                        ([2], стр. 265)

Для наружного точения заготовки из конструкционной стали с σ_в =       = 600 МПа при подаче S = 0,5 мм/об и марке твёрдого сплава Т15К6 по табл. 5, 6, 18 ([2], стр. 263 – 271) выбираем коэффициент и показатели степеней в эмпирической формуле скорости: С_v = 350; x_v = 0,15; y_v = 0,35; m = 0,2; период стойкости резца при одно-инструментальной обработке T = 60 мин.

,                           ([2], стр. 268)

Для инструментального материала – твёрдого сплава и обработки стали с σ_в > 550 МПа коэффициент:

 ,                   (табл. 1, [2], стр. 261)

k_г = 1,0; σ_в = 600 МПа; n = 1,0 (табл. 2, [2], стр. 262).

,

Для проката k_nv = 0,9 ([2], стр. 263), для инструментального материала Т15К6 – k_иv = 1,0 ([2], стр. 263).

,

,

1.2 Рассчитываем главную составляющую силы резания по формуле:

,         ([2], стр. 271)

Для наружного продольного точения твёрдосплавным резцом конструкционной стали с σ_в = 600 МПа по табл. 20 ([2], стр. 273) выбираем коэффициент и показатели степеней в формуле силы резания: C_p = 300; x_p = 1,0; y_p = 0,75;       n_p = -0,15.

,              ([2], стр. 271)

Для инструментального материала – твёрдого сплава и обработки стали с σ_в =750 МПа коэффициент:

,         (табл. 9, [2], стр. 264)

n_p = 0,75 – для обработки конструкционной стали твёрдосплавным резцом (табл. 21, [2], стр. 430).

,

k_φp = 1,0 при φ = 45°; k_γp = 1,0; k_λp = 1,0 (табл. 23, [2], стр. 275).

,

.

1.3 Выбор формы сечения державки и определение ее размеров.

Выбираем прямоугольную форму сечения державки, так как при этом твердосплавная пластинка меньше ослабляет державку, и определяем её размеры: h = k × b, k = 1.6.

Ширину корпуса резца определяем по формуле:

,                            ([1], стр. 99)

P_z – сила резания, Н;

l – вылет резца из резцедержателя, мм;

k = 1,6;

σ_и.д. – допустимое напряжение при изгибе материала державки,              

σ_и.д = 300 МПа.

,

Следовательно, выбираем сечение державки 16 ´ 10 (табл. 1.1, [1], стр. 6).

Расчет прочности и жесткости державки резца

Для резца с прямоугольным сечением максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца:

 ,                    ([1], стр. 7)

.

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца, определяется с учетом максимально допустимой величины прогиба резца:

,                    ([1], стр. 7)

f = 0,05×10^-3 м – допускаемая стрела прогиба резца при окончательном точении;

Е = 2×10⁵ МПа – модуль упругости материала резца из углеродистой стали;

 – момент инерции прямоугольного сечения державки;

,

,

,

.

1.5 Определяем основные конструктивные размеры резца по СТ СЭВ 190–75

а) общая длина резца L = 120 мм ([2], стр. 119);

б) расстояние от вершины резца до боковой поверхности в направлении лезвия n = 0 мм при φ = 45°([2], стр. 129);

в) радиус закругления вершины лезвия резца r = 0,5 мм ([2], стр. 119);

г) пластина из твёрдого сплава, длина l = 14 мм, ширина b = 8 мм, толщина s = 4 мм, α = 8°, исполнение 1, форма № 61351 по ГОСТ 25395–90.

Рис. 1. Пластина твёрдосплавная напаиваемая

1.6 Определение геометрических параметров режущей части резца.

Форма передней поверхности пластинки – плоская с фаской f = 0,3 мм, γ_ф = – 3°, γ = 15°, α = 8° (табл. 3, [3], стр. 35), λ = 0° (табл. 4, [3], стр. 36), φ = 60°, φ₁ = 30° (табл. 8.3, [3], стр. 37).

1.7 По ГОСТ 5688–61Е принимаем следующие параметры шероховатости:

передняя поверхность лезвия резца – R_a = 0,125 мкм; задняя поверхность лезвия резца – R_a = 1,0 мкм; опорная поверхность корпуса – R_a = 2,0 мкм. Предельные отклонения габаритных размеров резца: L = 120H16_(-2,5); h = 16h14_(-0,52); b = 10h14_(-0,43).