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

1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   32

^ Рис. 2.28. Последовательность определения параметров в характеристик рабочей части инструмента

Следует учесть, что для многозубого инструмента 2-й под­группы, у которого зубья выполняют роль черновых и чистовых, выбор их параметров усложняется. Однако главным условием все же остается обеспечение правильного формообразования и ка­чества обработанной поверхности детали.

В процессе выполнения этого пункта расчета решается задача обеспечения необходимого числа переточек инструмента 1-й и 2-й подгрупп при соблюдении условий формообразования. Поэтому возникает необходимость введения механизма регулирования размеров рабочей части инструмента. Для нерегулируемых кон­струкций 2-й подгруппы необходимо рассчитывать форму и раз­меры задних поверхностей исходя из получения после переточки режущей кромки на новой производящей поверхности, приемле­мой для правильного процесса формообразования.

После определения размеров калибрующей части необходимо перейти к определению размеров режущей (черновой) части для инструмента 3-й подгруппы. Исходными данными являются при­нятая схема срезания припуска и ее параметры. Далее можно определить остальные габаритные размеры рабочей части инстру­мента этой подгруппы.

Определение наружного диаметра мерного инструмента. Для инструмента, обрабатывающего отверстия, наружный диаметр ре­жущей части определяется следующим образом. Для нового ин­струмента номинальное значение наружного диаметра равно но­минальному значению диаметра обрабатываемого отверстия D„ = = D₀. Верхнее отклонение наружного диаметра [ВО] = А —

• р'тах- Нижнее отклонение [НО] = Д — р'_тах — N— / = р'_тщ, где Л — допуск на обрабатываемое отверстие; ^ N — допуск на изго­товление инструмента; / — допуск на износ инструмента; р^, Р'тт — соответственно максимальная и минимальная величина разбивки отверстия.
  

Диаметр предельно изношенного инструмента D„ _ma ■= D₀ —

• Pmin-
  

Аналогично определяются размеры и допуски на диаметраль­ные размеры калибрующей части метчика. При назначении допу­ска на внутренний диаметр D_t учитывается, что он не должен принимать участия в работе. Поэтому верхнее отклонение можно было бы расположить по номиналу. Однако для стандартных мет­чиков дано некоторое его превышение над номиналом с целью получения большей гарантии, что заусенцы после сверла будут срезаны и резьбовой калибр свободно сможет войти в отверстие гайки. Это превышение установлено одинаковым для метчиков всех степеней точности и равно приблизительно половине зазора между профилями резьбы болта и гайки или D₁₆ = &_х + 0,55Р_Ж, где D₁₆ — наибольший внутренний диаметр резьбы метчика; d_t — номинальный внутренний диаметр резьбы; Р_х — шаг резьбы.

При расчете круглой протяжки для обработки отверстия при­нято за номинальное значение диаметра калибрующих зубьев принимать не номинальное значение диаметра отверстия, а его верхнее значение (наибольшее с учетом разбивки при протягива­нии), В этом случае наружный диаметр круглой протяжки, равный диаметру калибрующих зубьев, определяется так: d_H — d_max — р', где р" — величина разбивки отверстия при протягивании.

Определение наружного диаметра немерного инструмента. Для иемерного инструмента имеются определенные ограничения при выборе наружного диаметра D В частности, такие ограничения могут быть связаны со станком, обрабатываемой деталью, выпол­няемой операцией, числом переточек и т. д. Несмотря на это, за­дача выбора D ограничена определенными значениями.

У цилиндрических и торцовых фрез изменение наружного диаметра не влияет на изменение процесса формообразования. Восстановление параметров установки инструмента осущест­вляется с помощью механизмов стайка.

Для цилиндричесхих фрез наружный диаметр выбирается с уче­том прочности и жесткости инструмента и оправки (для насадного инструмента). В этом случае D — d + 2 (m + И_я), где D — на­ружный диаметр; d — диаметр посадочного отверстия; т — тол­щина тела (корпуса); И_я — высота зуба.

Размеры d и т определяются из условия прочности и жесткости оправки и инструмента; Н_я — из условия прочности и обеспече­ния необходимого числа переточек зуба. Расчет наружного диа­метра для фрез с зубьями четырех типовых форм дан в работе [12 ].

При выборе наружного диаметра торцовых фрез пользуются зависимостью D — (1,4-=-1,8) В, где В — ширина фрезерования.

В случае ограничений по мощности и жесткости фрезерного станка определяют значение P_s и N_v по соответствующим форму­лам из теории резания металлов [21 j или с помощью соответствую­щих практических рекомендаций. Диаметры торцовых фрез в за­висимости от мощности электродвигателя станка приведены ниже.

Мощность, кВт ... . До 3,5 3,5- -5,5 5,5 -7.5 7,5—12

^ Диаметр торцовых фрез, мм 100 ! 60 200 250—315

Иногда бывает выгоднее нарушить последнюю зависимость, применив фрезу меньшего диаметра (при заданном В), и вести обработку в несколько проходов по ширине. Экономическую целе­сообразность этого варианта обработки необходимо проверять по следующей формуле:


0,5D₁M4-J3[I 4-(i/M)]


где Д7* — разница в продолжительности обработки сравниваемых фрез; М = DlDi — отношение диаметра фрезы, обрабатывающей изделие за один проход, к диаметру фрезы, обрабатывающей за несколько проходов; В — ширина детали, мм; /. длина детали,

S_t — минутная подача при работе фрезой меньшего диаметра; S_x — минутная подача холостого хода. Если ДГ^О, предпочте­ние отдается фрезе меньшего диаметра.

^ При назначении номинального делительного диаметра зубо­резных долбяхов и дисковых шеверов этот диаметр выбирают как можно большим.

Долбяк большего диаметра (делительного, а следовательно, и наружного) обеспечивает получение увеличенных высот эволь-вентных участков профиля зуба нарезаемого колеса и позволяет брать большую коррекцию, т. е. большее число переточек. При этом качество обработанной поверхности улучшается.

Шевер дисковый большего делительного диаметра также имеет преимущества: обеспечивает требуемую высоту рабочих участков зубьев обрабатываемых колес, уменьшает передаточное число меж­ду шевером и колесом, что приводит к уменьшению разницы ско­рости резания на выступах и впадинах зуба шевера и выравнива­нию износа лезвий.

Однако следует учесть, что наибольшие значения делительных диаметров долбяков и шеверов могут ограничиваться станком, а также условиями их изготовления. Например, числа зубьев долбяка из условия шлифования (потери размеров корундового круга вследствие его осыпания) не должны превышать при т = = 0,1ч-0,9 мм — 120 зубьев, при т == 1—=—12 мм — 76 зубьев.

Для долбяков, обрабатывающих колеса внутреннего зацепле­ния, дополнительно имеются ограничения на выбор чисел зубьев из условий отсутствия среза головки и ножки зубьев колеса.

^ Определение числа зубьев инструмента. Выбор числа зубьев инструмента зависит от ряда факторов: 1) диаметра инструмента; 2) объема стружечных канавок; 3) размеров деталей механизма крепления и регулирования (для сборных конструкций); 4) огра­ничивающих условий, накладываемых на процесс резания: по­стоянства суммарного сечения среза, ограничения по усилию реза­ния и мощности и др.

В настоящее время задача по обоснованию выбора количества зубьев, как комплексная вариационная задача, не может быть решена до конца, так как многие зависимости отсутствуют. Однако частично эти зависимости экспериментально найдены, а для таких инструментов, как зуборезные долбяки и дисковые шеверы, число зубьев определяется, при знании номинального делительного диа­метра, математически.

В связи с указанным инструмент с точки зрения определения числа зубьев можно разбить на три группы: а) инструмент, для которого число зубьев выбирается по практическим рекоменда­циям (зенкеры, развертки, метчики и плашки); б) инструмент, для которого число зубьев определяется по эмпирическим формулам (разнообразные фрезы, в том числе зуборезные); в) инструмент, для которого число зубьев рассчитывается (протяжки, долбяки. шеверы).


Метчики гаечные, машинные и ручные имеют число зубьев согласно данным табл. 2.10.

Для торцовых фрез сборной конструкции рекомендуется число зубьев определять по эмпирическим зависимостям, которые учи­тывают расположение и размеры ножей, механизмов крепления и регулирования. Эти зависимости имеют вид: при обработке стали для D <. 200 мм г = (0,04—0,06) D; для D > 200 мм z == (0,04ч-—0,06) D 4- 2; при обработке чугуна г = (0,08ч-0,10) D.

Часто бывает так, что фрезы с указанными выше зубьями не могут быть использованы из-за недопустимых значений усилий резания или мощности. В этом случае, как следует из теории реза­ния металлов, выгоднее снижать скорость резания, а не число зубьев фрезы.

В том случае, когда по каким-либо причинам нельзя умень­шить скорость резания, уменьшают число аубьев до значений, определяемых по формуле

_ 10*^8*1 ^Z ~ l,15NyvS_ztBn'

где N, — полная мощность электродвигателя станка, Вт; т) — КПД главного привода; N_ya — удельная эффективная мощность, Вт.

При назначении числа зубьев необходимо стремиться к удов­летворению условия равномерности фрезерования. Для этого при торцовом фрезеровании необходимо, чтобы в работе находилось не менее двух зубьев, т. е. чтобы удовлетворялось неравенство В 55 D sin (2n/z).

При DlB = 1,4ч-1,6 неравенство имеет вид

Z ^ ;— ~ = 8 -г" 10.

arcsin(0,6-т-0,7)

Фрезы фасонные затылованные со шлифованным зубом имеют число зубьев, которое зависит не только от прочности зуба, воз­можности осуществления его шлифования, но и от высоты про­филя детали.

Для обеспечения прочности зуба и возможности получения достаточного количества переточек принимают, что толщина зуба должна составлять 0,8—1,0 его высоты. С увеличением размеров профиля высота зуба возрастает значительно быстрее, чей диа­метр, поэтому для обеспечения достаточной прочности зуба при­ходится уменьшать число зубьев фрезы г.

Рекомендуется число зубьев определять по формуле

г = 0,967r,/ft_B-^4S2,

где г_г = 0,85d — радиус окружности впадин стружечных канавок; ha — высота профиля; d — диаметр отверстия (оправки) фрезы.

Полученное число зубьев фрезы необходимо проверить с точки зрения обеспечения равномерности фрезерования:

г =* 480р/arccos l(D — 2t)/D 1,

где р — количество одновременно работающих зубьев; ^ D — диа­метр фасонной фрезы; t — глубина фрезерования.

Проверка проводится также на наибольшее число зубьев фрезы, допустимое по размещаемости стружки в стружечной ка­навке:

Zme, = 0,2D/(^'_a⁵_xS°'^s).

Выбор числа зубьев для других инструментов приведен также в [121.

Задние поверхности зубьев для инструментов с неизменным профилем после его переточки (рис. 2.29, табл. 2.11). Фасон­ные резцы. Выполнение неизменности условий формообра­зования, а следовательно, неизменности профиля инструмента после его переточки легкоосуществимо. Все фасонные резцы (вин­товые, дисковые и призматические) могут быть изготовлены с зад­ними поверхностями, удовлетворяющими этому условию. В об­щем случае такими поверхностями могут быть поверхности с по­стоянной образующей и направляющей разнообразного вида. Однако для простоты изготовления инструмента в качестве по­следних берут винтовую линию, окружность или прямую. В ре­зультате у дисковых резцов задней поверхностью является ци­линдрическая винтовая поверхность или поверхность вращения (частный случай — плоскость).

2. Реечный инструмент, работающий по методу огибания, имеет профиль, соответствующий про­филю инструментальной рейки (при у = О эти профили совпадают). Следовательно, реечный инструмент должен иметь задние поверх­ности, удовлетворяющие условию неизменности профиля. С точки зрения удовлетворения этого требования и других (наличие тре­буемых углов и технологичность задней поверхности) в качестве задних поверхностей принимают цилиндрическую поверхность. Для прямолинейного профиля рейки цилиндрическая поверхность вырождается в плоскость.
   
3. Фасонные дисковые фрезы для цилин­дрических поверхностей. Этот инструмент после переточки имеет уменьшающийся наружный диаметр (D — пере-
   

^ Рис. 2.29. Классификация режущих инструментов по виду задних поверхностей


менный). Обеспечить требуемую поверхность обрабатываемой де­тали в данном случае можно при неизменном профиле фасонной фрезы, соблюдая следующее условие: в момент формообразования фреза должна иметь профиль, совпадающий с профилем обрабаты­ваемой поверхности. Указанное условие соблюдается при наличии у затылованной фрезы переднего угла 7 = 0.

Фрезы е эатылованными нешлифованными зубьями при уфО. Рассмотрим случай затылования резцом фасонной фрезы, имеющей V Ф 0, способом, показанным на рис. 2.30.

4 Юлжкоа М. И. в др. 97