М. И. Юликов, # Б. И. Горбунов, Н. В. Колесов Проектирование и производство режущего инструмента москва «машиностроение» 1987 ббк 34. 6 Ю34

где &_им выбирают в зависимости от инструментального материала резца (код ИМ — см. табл. 2.4); значения £_им приведены ниже.

ИМ ....	. . . . 16		17	18	19	20	21
	. . . . 1,0		1,1	1,1	1,1	1,1	1,51
ИМ ....	22	24	26	27	28	29	30
	1,2	1.2	1,15	1.15	1,2	1,2	1,2

на_Д — 1.0 при отсутствии особых требований к надежности резца или £_над = 1,2 при повышенных требованиях; к_ж = 1,0 при средней жесткости или &_ж = 1,1 при пониженной жесткости (консольное крепление резца и др.); k_s ~ 1,0 при средней (или пониженной) подаче S или k_s =«--1,1 при повышенной подаче.

0&1 шах — 90 Pmin! &i max < 25 . (3.27)


к (3.30). (3.28)

«i _max; Yi - 0°: далее — к (3.57); (3.29)

а_г = а_1т: yi _шах = 90° В_тш а_х. (3.30)

Если Утих < Yit. переходят к (3.32); иначе к (3.33). (3.31)

Yl Yl max, (3.32)

Yi = YiT- (3.33)

Если УФО или $_пф0, переходят к (3.35); иначе — к (3.57).

(3.34)

Принять / —- п. (3.35)

Если $,-ф0> переходят к (3.37); иначе - к (3.43); (3.36)

tj - г, - г_г; (3.37)

"y-tgVi: (3.38)

tg a_ej cosec \|з_у. (3.39)

Если /?j ф 0, идти к (3.41); иначе — к (3.42); (3.40)

-in а! -^а/-^цЛ('/О-0.98/)1 ■ /_34П

а'ц ~ а,- (ыу/г,-). (3.42)
В (3.41) и (3.42) a.j определено в радианах.

Принять в (3.35) /'--= g и повторить расчет (3.36)—(3.42); (3.43) далее идти к (3.44). Примечание: при невыполнении условия

(3.36) в (3.43) при J = g, следует идти к (3.44) (см. схему на рис. 3.6): g обозначено как i).

Если (р_пфО н У/фО, перейти к (3.45); иначе —к (3.48).

(3.44)

Если а\„ >а\_я, переходить к (3.46), иначе — к (3.47); (3.45) а\ — а\_в\ далее к (3.51); (3.46)

«i — Щ_п\ далее к (3.51); (3.47) Если ф„0, идти к (3.49); иначе к (3.50); (3.48) «i = сс[„; далее к (3.51); (3.49) aj = a[g. (3.50) Если а[>а₁, идти к (3.52); иначе к (3.57) (3.51) Yi = 90° - В„,,„ - ai; Д_Т = yi - yl (3.52) Определить Ayouk из ряда значений, приведенного ниже.

(3.53)

7ь ° До 6 До 10 До 15 До 20 До 25 >25

AYmax." 5 6 8 10 12 15

Если Д-р <: Дупих, перейти к (3.55); иначе — к (3.56); (3.54)

Yi ~ Y«5 «i = aj; а, <: 25°; уО"; (3.55)
a_lf Yi округляются до ближайшего целого;

^а₁^=а₁^{+ AYmexI Yi = Yi — Дут.»; (3.56)}

углы a, y, необходимые для расчета профиля резца в данном случае (при е—0, д=а=ц = Х = 0), совпадают соответ­ственно со, и Yi-

Принять / = л. (3.57)

^{Если #1=0, идти к (3.59); иначе — к (3.60); (3.58)}

°/=^sta«»(¹+)+»/(i--)' <³-⁵⁹>

а, = а, - (u,/r,); (3.60)

а_с/ = arctg (tg a, sin ty). (3.61)

Принять /= g и повторить расчет (3.58)—(3.61), определив

о_ов. (3.62)

Печатать: а„ j_lt а_се, а_сп. (3.63)

Как видно из приведенного алгоритма, его основной особен­ностью является выбор такого заднего угла o_lf который обеспе­чил бы заданные задние углы a_cg и а_с„ в двух заранее выбранных точках g и я. Если это не удается при табличных значениях а, 168

и у_г (близких к оптимальным в точке 1 кромки), то проверяется возможность увеличения a,_vg (а_сп) за счет увеличения а_г и соот­ветствующего уменьшений у_г при В $г B_niin. Такая возможность существует, если выдерживается условие (3.28), т. е. максимально допустимое значение <х, (при у₂ 0) не менее табличного зна­чения а_1т, а также если углы профиля tf„ или tfi_n отличны от нуля [условие (3.34)1.

Расчет профиля осуществляется по общему алгоритму (2.55)— (2.63) (см. п. 2.4.2.8). Все необходимые для этого данные (см. с. 110) известны, кроме размера h (см. рис. 2.34); при R_t Ф О

h R_t sin щ. (3.64)

При 7?j 0 следует принять h - е, т. е. в данном случае h = 0.

Для любых радиальных резцов при обработке поверхностей вращения следует принять ар д — 0.

Размер Н, необходимый для переточки дискового резца (т. е. при /?! Ф 0; см. рис. 2.34)

Н R_x sin («! + у,)- (3.65)

Назначение других чертежных размеров резцов (фасок, отвер­стий под штифт и т. д.) и выбор допусков (блоки 15 и 16 СПРИ) приведены в [23 I.

Пример проектирования радиального дискового резца.

Исходные данные (известные и дополнительно рассчитанные).

Деталь: материал — сталь 40ХН, НВ 217, ОМ 62 (см. при л. 1); профиль детали (аналогичен рис. 2.35): г_х 20 мм; г₂ == г₃ = = г_ъ — г₆ — 28 мм; г₄ —- 20 мм; z₀₁ = 0; z₀₂ — —10 мм; z₀₃ = = —15 мм; z₀₄ = 6 мм; z₀₅ — 16 мм; z₀₆ = 33 мм; количество то­чек k =- 6; / = 8 мм; /_д = 48 мм.

Операция: режимы средние; S_p —- 0,05 мм/об; и = 0,5 м/с.

Станок и державка: жесткость технологической системы сред­няя; крепление детали и резца на оправке двустороннее; деталь короткая (l,J2r₁ 1,5).

Инструмент: R_x ф 0; в качестве узловых контрольных точек принимаем (см. рис. 2.35) g — 1; п — 4; углы профиля = = ip„ 51,34°; значения задних углов в точках 4 и /, учитывая симметричный профиль и большое значение tf, а_с1 = а_сЛ = 5°. Другие условия «ы» (см. табл. 2.9): /_д > 30 мм; S, v и жесткость СПИД средние; особых требований к надежности нет (средняя); изготовление резца — резанием; возможности обезуглероживания и перегрева при закалке нет; наружный диаметр резца более 60 мм; угол В заострения лезвия — средний (что предусмотрено алгоритмом расчета); профиль — сложный (длина /_д большая).

Выбор марки ИМ осуществляется по табл. 2.9. Для данных условий пригодны марки ИМ 16—20, т. е. (ем. табл. 2.4): Р6АМ5, Р12ФЗ, Р9К5, Р6АМ5ФЗ, Р6М5К5. Принимаем марки с меньшим содержанием вольфрама: Р6АМ5, Р6АМ5ФЗ, Р6М5К5. Учитывая

повышенную длину /_д, выбираем марку с наибольшей проч­ностью: Р6АМ5.

Габаритные размеры

Из (3.21): L_p = 48 + 4 = 52 мм.

Из табл. 3.11: р_г = 236 Н; k_OM — 1,0; k$ = 1,05.

Из (3.22): Р_г = 235-48-1,0-1,05 = 11 844 Н.

Из табл. 3.12 d = 40 мм, учитывая, что 11 000 < Р_г < < 14600 Н.

Из (3.23): D = 2 (8 + 8 + 0,75- 40) = 92 мм; принимаем £> = = 100 мм; Ri — 50 мм.

Выбор геометрических параметров. Из (3.25) с учетом данных табл. 3.14: В_т = 60°; у„ = 8°; а_1т = 10°.

Из (3.26): B_mm = 60-1,0-1,0-1,0-1,0 = 60°.

Из (3.27): а_1гаах = 90 — 60 = 30°; принимаем а_1тах = 25°, «хшах > «_1Т; из (3.30): a_t = a_1T = 10°; у_1гаах = 90 — 60 — 10 = = 20°;

Из' (3.31) и (3.33): y_t = у_1Т = 8°.

Из (3.34)—(3.41): при / = л = 4, f₄ = r_t — r_x = 0; щ = и₄ = = 0; tg сс₄ = tg 5° cosec 61,34° = 0,11204; a₄ = 0,11157; a,₄ = = 6,4Г. Из (3.43): a'n = 6,41°.

Из (3.44)—(3.47), так как a\_n — щ_р, a\ — 6,41°.

Из (3.51), (3.57)—(3.59), (3.61)—(3.62): a, = 10°; a_c4 = a_cl = = 6,0°; _Ъ = 8°.

Расчет профиля. Из (3.64): h— 50-sin 10° = 8,6824 мм. Остальные необ­ходимые для расчета профиля данные (см. с. ПО) заданы (или рассчитаны) выше. Координаты X_pZ_p точек профиля резца (см. рис. 2.34 и рис. 2.35), рас­считанные с помощью ЭВМ из (2.55)—(2.63): Х_р1 = 0; Х_р2 = 7,5885 мм; Х_рз = = 7,5885 мм; Хр₄ = 0; Х_р6 = Х_ре = 7,5885 мм; Z_pl = 0; Z_p2 = —10 мм; Z_ps = —15 мм; Z_D4 = 6 мм; Z_v6~ 16 мм; Z_pe= 33 мм.

Размер Н (см. рис. 2.34) из (3.65): Н = 50-sin 18° = 15,451 мм.

Отметим особенности расчета некоторых специальных резцов.

Фасонные резцы с наклонной передней поверхностью (X Ф 0). При обработке поверхностей тела вращения угол Я наклона перед­ней плоскости вводится у тангенциальных резцов для плавности работы и уменьшения силы резания (см. рис. 2.36). У радиальных резцов Я, применяется для повышения точности обработки кониче­ских поверхностей и рассчитывается так:

tgX= [(r_s-r₁)/z_MHg«y₁, (3.66)


где r_lt г_г — соответственно меньший и больший радиусы кониче­ского участка профиля детали; z₀₃ — координата z точки 2 про­филя детали.

На чертеже радиальных и тангенциальных резцов следует задавать угол не %», а %>' (см. рис. 2.36):

У радиальных резцов с А Ф 0 обычно принимают: е = 0; о = ц = G = 0 (см. п. 2.4.2.8).

Радиальные резцы с наклонной задней поверхностью (афО) применяются с целью увеличения задних углов резца при об­работке деталей с несимметричным профилем. У дисковых резцов при а Ф 0 задняя поверхность — винтовая, у призматических — наклонная, аналогичная резцу, показанному на рис. 2.37. Ве­личину угла о целесообразно находить из условия, заданного коэф­фициентом w соотношения задних статических углов резца в двух выбранных точках кромки — gun: a_cg = wa_cn. Больший угол а_с задается в той точке кромки, где имеется или предполагается больший износ (большее время работы, хуже условия выхода стружки, меньше массивность кромки). При этом величина о находится из уравнения:

tg [arctg (tg а₈ tg г{д + о] cos ф_в - w tg [arctg (tg a_n tg ф„) =F a] = 0,

(3.68)


где а_г, a_n — задние углы резца в точках g и п в сечениях, нор­мальных к оси детали (эти углы могут быть рассчитаны предва­рительно); ф_й и ip„ — углы профиля детали в точках g и п [верх­ний знак в формуле берется в том случае, если касательные к про­филю в точках gun идут в различные стороны от перпендикуляра к оси детали (как, например, % и ip₃ на рис. 2.34); нижний знак — при одном направлении касательных].

Уравнение (3.68) при отсутствии стандартных подпрограмм для решения трансцендентных уравнений на ЭВМ легко перево­дится в квадратное.

Радиальные резцы, установленные с разворотом на угол р (или ■§). Разворот резца в вертикальной плоскости на угол р производится с той же целью, что и введение угла о. Угол р может быть найден из (3.68), если вместо о подставить р. Угол ■& при заданном соотношении а_ов и а_сп находится из следующего уравнения (см. рис. 2.38):

tg a_g sin (% -f ■&) — w tg a„ sin (\f„ =F #) = 0, (3.69)

где величины a_g, a„, i|>_g, i})_n, w, а также правило знаков — те же самые, что и в (3.68).

Максимальные значения р и Ф ограничены конструкцией резцедержавок. При установке базовой точки / резца выше ли­нии центров, т. е. при е Ф 0 (см. рис. 2.40), величина h для ди­скового резца находится из (2.54).

Расчет профиля радиальных и других резцов (тангенциаль­ных, затыловочных, резьбовых) может осуществляться по единому алгоритму (2.55)—(2.63). Примеры расчетов с использованием ЭВМ даны в прил. 9. 172

3.3.4. Расчет протяжек

3.3.4.1. Особенности работы и классификация протяжек

Согласно общей классификации видов инструмента (см. п. 2.2 и рис. 2.11), протяжки относятся к некомбинированному классу, к подклассу прерывного или (реже) непрерывного действия, к группе 1, к подгруппе инструментов, работающих по методу копирования. Из восьми движений цикла обработки инструмен­том «точечного» формообразования при прерывном протягивании остаются лишь два функциональных движения (рис. 3.7, а): а) рабочее движение 2 (главное) вдоль прямолинейной направля­ющей поверхности детали, с которым совмещены дв. / и дв. 3 (что приводит к некоторому удлинению траектории дв. 2); б) вспо­могательное движение 7 (при переходе к обработке последующей поверхности детали), или движение 8 (при переходе к обработке следующей детали), или движение 4 (при обработке детали за несколько проходов).

Здесь устранены движение 5 (вдоль образующей поверхности детали) и парное ему вспомогательное движение 6 в результате использования формообразующей режущей кромки.

При протягивании тел вращения плоской протяжкой (рис. 3.7, б) в цикле обработки присутствуют три движения: а) рабочее (оно является и главным) движение 1; б) рабочее движение 2 (круговое движение вдоль направляющей поверхности детали); в) вспомогательное движение 7 или движение 8.

При протягивании тел вращения круглой протяжкой (рис. 3.7, е) из-за замкнутости движения протяжки в цикле об­работки присутствуют лишь два движения — / и 2.

При непрерывном протягивании (рис. 3.7, г) в цикле обработки остается лишь одно рабочее движение 2, которое совпадает (но имеет обратный знак) с транспортным движением деталей. В этом

Виды протяжек

I

"I

"I

I

хвостовиков турбинных лопаток и др.


Рис. 3.8. Классификация видов протяжного инструмента

случае достигается максимальная производительность обработки.

Классификация протяжек в зависимости от кинематики формо­образования и вида поверхностей детали представлена на рис. 3.8.

Протяжки можно разделить на два типа: с профильной и гене­раторной схемами срезания припуска (см. п. 2.3, рис. 2.16). Последние имеют много разновидностей: групповая (прогрес­сивная), шахматная, трапецеидальная, Юнкина, многогранная и др. [231. При профильной схеме режущая кромка каждого зуба имеет профиль, аналогичный полному профилю детали, и срезает длинный и тонкий слой. В настоящее время применение профильных схем имеет следующие ограничения: для круглых 174

протяжек диаметр не более 15 мм; -для наружных протяжек, в том числе плоских, ширина поверхности не более 12 мм; для чистовых зубьев протяжек с шероховатостью обработанной поверхности Rz < 20 мкм. Генераторная схема в остальных случаях обеспечивает меньшую длину протяжки, большую про­изводительность и стойкость. Оптимальная схема срезания припуска и соответствующие конструктивные размеры рабочей части протяжки должны рассчитываться для каждого конк­ретного случая обработки. При этом может быть много ва­риантов, рассмотреть которые при неавтоматизированном проек­тировании не всегда можно из-за большой трудоемкости расчетов. Поэтому использование ЭВМ позволяет не только сократить сроки проектирования, но и оптимизировать конструкцию. В ка­честве примера ниже приведен алгоритм расчета на ЭВМ режущей части круглой протяжки.