Проектирование режущего инструмента

Определяют координаты центра отверстия под штифт для установки пластины:

 

; ,                     (2.21)

 

где - радиус описанной окружности пластины, - для трехгранных пластин; - для других форм пластин; , - размеры пластин, указанные в соответствующем  ГОСТе; - вылет пластины из гнезда; - угол при вершине резца.

Все чертежи с нанесенными  размерами приведены в приложениях.

 

6.  Крепление инструмента

 

Для закрепления расточных  резцов, твердосплавного сверла с  цилиндрическими хвостовиками применяют  оправки с цилиндрическим отверстием см. рис. 2.2.

 

Рис.2.2. Крепление державок в револьверной головке.

 

Крепление державок в  револьверной головке осуществляется базированием цилиндрического хвостовика в отверстиях револьверной головки. Закручивая винт, мы вводим рифления кулачка  в зацепление с рифлениями державки. Войдя в зацепление, кулачок лишает державку всех степеней свободы.

 

7. Определение ресурса работы инструмента

 

Обеспечение производства режущим инструментом возможно только на базе  технически обоснованных  нормативов его расхода, которые  нетрудно установить, зная ресурс работы инструмента, определяемый по формуле:

 

T₁ = (k + 1) *T,                                                  (2.22)

 

где  k - количество возможных переточек инструмента по ограниченному размеру; T – период стойкости инструмента между его переточками в мин (для фасонного точения Т = 120 мин);

 

_,                                                                                      (2.23)

 

где M - величина допустимого стачивания инструмента по размеру; h - величина стачивания за одну переточку в мм (определяется по формуле , в которой - величина износа  в мм, - дополнителный припуск на заточку в мм) [6].

мм;

Величина допустимого  стачивания:

М = 0,7*В = 0,7 * 35 = 24,5 мм;

_;

T₁ = (16 + 1) * 120 = 2040 мин.

 

Расчет резца на прочность

Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца, при  известных размерах сечения корпуса  резца:

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца

Момент инерции прямоугольного сечения корпуса

Произведем проверку, обладает ли резец достаточной прочностью и жесткостью. Для этого необходимо чтобы выполнялось условие 

  =5444≥718,2≤5770Н

Условие выполняется, значит, наш резец обладает достаточными прочностью и жесткостью.

 

 

 

 

3. ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

РАСТОЧНЫЙ РЕЗЕЦ (Патент Российской Федерации)

 

Использование: металлообработка. 

Суть изобретения: Расточной резец содержит державку, установленные в ней два режущих элемента, сопряженных между собой с внешним и внутренним осевыми воздушными зазорами, и устройство для перемещения режущих элементов, выполненное в виде нагревателя и тепловой трубы с теплоносителем. Концы тепловой трубы связаны с режущими элементами, а средняя часть имеет тонкостенные гофры и размещена в полости с легкоплавким сплавом. Нагреватель размещен в зоне гофр тепловой трубы. При этом расточнойрезец снабжен катушкой индуктивности, охватывающей наружные поверхности режущих элементов на участке внешнего осевого воздушного зазора и в зоне размещения легкоплавкого сплава. Причем последний выбран с температурой плавления ниже температуры кипения теплоносителя тепловой трубы, и содержит введенные в него мелкодисперсные ферромагнитные частицы. Технический результат: расширение функциональных возможностей резца и повышение точности установки заданного размера.

Описание изобретения: Изобретение относится к металлообработке, в частности к конструкции расточных резцов. 
Известна конструкция расточного резца, содержащая режущие элементы, установленные в державке с возможностью перемещения и скрепленные между собой спиральной пружиной. Резец устанавливается на размер при завертывании винта с коническим стержнем, что вызывает перемещение режущих элементов. После окончания установки режущие элементы фиксируются винтами [1]. 
Недостатками этой конструкции являются большая продолжительность установки на размер и невозможность управления настройкой резца по программе. 
             Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является расточной резец, содержащий державку, режущие элементы, сопряженные с внешним и внутренним осевыми воздушными зазорами, установленные в державке, и устройство для перемещения режущих элементов, выполненное в виде нагревателя, тепловой трубы с теплоносителем, размещенной в полости с легкоплавким сплавом. Концы тепловой трубы связаны с режущими элементами, а ее средняя часть выполнена тонкостенной с гофрами и размещена в легкоплавком сплаве с температурой плавления выше температуры кипения теплоносителя тепловой трубы. Нагреватель размещен в зоне гофр тепловой трубы. Крышка предохраняет сплав от вытекания при его расплавлении под действием нагревателя, который включается для подналадки положения режущих элементов. Легкоплавкий сплав при этом расплавляется, и гофрированный участок тепловой трубы под действием избыточного давления паров теплоносителя расправляется, раздвигая режущие элементы. При достижении требуемого размера нагреватель выключается и сплав застывает, фиксируя положение режущих элементов [2]. 
Недостатками известной конструкции являются сложность точной установки на заданный размер, так как применение калибра-втулки или задание времени работы нагревателя не обеспечивают высокую точность позиционирования, а также низкие функциональные возможности резца, изменяющего свои размеры или только в сторону увеличения, или только в сторону уменьшения. 
             Сущность изобретения заключается в том, что расточной резец, содержащий державку, установленные в ней два режущих элемента, сопряженных между собой с внешним и внутренним осевыми воздушными зазорами, и устройство для перемещения режущих элементов, выполненное в виде нагревателя и тепловой трубы с теплоносителем, при этом концы тепловой трубы связаны с режущими элементами, а средняя часть имеет тонкостенные гофры и размещена в полости с легкоплавким сплавом, причем нагреватель размещен в зоне гофр тепловой трубы, снабжен катушкой индуктивности, охватывающей наружные поверхности режущих элементов на участке внешнего осевого воздушного зазора и в зоне размещения легкоплавкого сплава, при этом последний выбран c температурой плавления ниже температуры кипения теплоносителя тепловой трубы и содержит введенные в него мелкодисперсные ферромагнитные частицы. 
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей резца путем обеспечения регулирования исполнительного размера как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, а также повышение точности установки размеров за счет нового свойства расплавленного сплава, насыщенного мелкодисперсными ферромагнитными частицами, мгновенно превращаться в твердое тело под воздействием магнитного поля, созданного введенной в устройство катушкой индуктивности. 
       Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображен разрез резца вдоль режущих элементов. 
Резец содержит державку, в которой установлены режущие элементы, сопряженные между собой с внешним и внутренним осевыми воздушными зазорами а и в соответственно, имеющие режущие пластины  и устройство для перемещения режущих элементов в виде нагревателя и тепловой трубы, концы которой связаны с режущими элементами, например, пайкой или с помощью резьбового соединения. Средняя часть тепловой трубы  имеет тонкостенные гофры и размещена в полости с легкоплавким сплавом, температура плавления которого ниже температуры кипения теплоносителя тепловой трубы. В качестве теплоносителя может быть использован глицерин, в качестве легкоплавкого сплава  - сплав на основе олова. Крышка  предохраняет сплав от вытекания после его расплавления нагревателем, размещенным в зоне гофр тепловой трубы. В структуре легкоплавкого сплава размещена взвесь мелкодисперсных ферромагнитных частиц. Вокруг полости с легкоплавким сплавом размещена катушка индуктивности , охватывающая наружные поверхности режущих элементов на участке внешнего осевого воздушного зазора а. 
При включении нагревателя  и катушки индуктивности  в систему управления станком обеспечивается размерная подналадка резца по заданной программе. 
            Расточной резец работает следующим образом. Для компенсации износа режущих пластин,  либо для установки резца на больший исполнительный размер после прекращения процесса резания легкоплавкий сплав  расплавляется нагревателе. Через некоторое время происходит повышение давления в тепловой трубе за счет закипания теплоносителя. Гофрированный участок тепловой трубы расправляется, увеличиваясь по длине и уменьшаясь в диаметре. Так как концы тепловой трубы  жестко соединены с режущими элементами, последние перемещаются вместе с ними, расходясь в стороны и тем самым увеличивая расстояние между вершинами режущих пластин, что приводит к увеличению внешнего осевого воздушного зaзopa между режущими элементами, вызывающее уменьшение индуктивности катушки индуктивности. По достижении нужного размера, определяемого с помощью измерения изменения индуктивности катушки индуктивности, на нее подается напряжение, вызывающее затвердевание расплавленного легкоплавкого сплава  за счет мгновенного превращения его в твердое тело из-за наличия мелкодисперсных ферромагнитных частиц, попадающих в магнитное поле, созданное катушкой индуктивности. Через некоторое время легкоплавкий сплав застывает, фиксируя гофры и режущие элементы в новом положении. Напряжение, поданное на катушку индуктивности, отключается. Резец с новым исполнительным размером готов для дальнейшей обработки детали. Размерная настройка резца может быть осуществлена как в большую, так и в меньшую сторону от зафиксированного положения путем повторения вышеприведенного цикла. Предлагаемый резецпозволяет регулировать вылет резца в сторону увеличения или уменьшения, а также повысить точность установки заданного размера.

Формула изобретения: Расточный резец, содержащий державку, установленные в ней два режущих элемента, сопряженных между собой с внешним и внутренним осевыми воздушными зазорами, и устройство для перемещения режущих элементов, выполненное в виде нагревателя и тепловой трубы с теплоносителем, при этом концы тепловой трубы связаны с режущими элементами, а средняя часть имеет тонкостенные гофры и размещена в полости с легкоплавким сплавом, причем нагреватель размещен в зоне гофр тепловой трубы, отличающийся тем, что он снабжен катушкой индуктивности, охватывающей наружные поверхности режущих элементов на участке внешнего осевого воздушного зазора и в зоне размещения легкоплавкого сплава, при этом последний выбран с температурой плавления ниже температуры кипения теплоносителя тепловой трубы и содержит введенные в него мелкодисперсные ферромагнитные частицы.

 

 

РОТАЦИОННЫЙ ЧАШЕЧНЫЙ РЕЗЕЦ

 

В ротационном чашечном резце (патент на полезную модель № 94886), представленном на рисунке 4, круговая режущая кромка образована пересечением его задней поверхности и передней поверхности, имеющей форму конуса, на задней поверхности резца нанесены «зубцы».

Рисунок 3.1 – Ротационный  чашечный резец 

 

Ротационный чашечный резец 1 состоит из задней поверхности 2, выполненной  на конической поверхности чашки  резца 1. Передняя коническая поверхность 3 является внутренней поверхностью чашки резца 1. На передней поверхности 2 чашки резца 1 выполнены канавки 4, которые образуют на режущей кромке 5, образованной передней 2 и задней 3 поверхностями, «зубцы».

Существенное влияние на процесс формообразования среза оказывает скорость резания. Установлено, что при малых скоростях резания, соизмеримых или меньших, чем скорость распространения деформаций, разрушение материала происходит по слабым сечениям слоя, не совпадающим с плоскостью разреза, и, поэтому, срез получается не чистым. Чем значительнее скорость резания относительно скорости распространения деформации в материале, тем волна напряжений быстрее доходит до менее удаленных от среза слабых сечений в слое, и их разрушение происходит ближе к сечению разреза. Этим и объясняется более чистый срез. При значительных скоростях резания, разрушение слоя происходит вне зависимости от слабых сечений в слое только по поверхности разреза.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

        Цель проектирования режущего инструмента, а именно: создание оптимальной конструкции для конкретных условий использования была выполнена, также были выполнены задачи проектирования, состоящие из разработки присоединительной и направляющей частей, а также технических требований к ним.

      В данном  курсовом проекте были использованы  все необходимые материалы, которые  необходимы при практической  работе технолога в плане расчёта  инструментальной наладки и металлорежущего  инструмента, приведённых в задании  по курсовому проекту. Все приводимые в курсовом проекте данные расположены в последовательности, необходимой при проектном расчёте инструментальной наладки и металлорежущего инструмента, удобной для работы в производственных условиях.

В ходе курсового проекта  был сделан вывод, что повышение эффективности машиностроения достигается за счет изменения структуры парка металлорежущего оборудования и инструмента, внедрения новых технологий обработки металлов резанием.

Кроме того, в курсовом проекте имеются сведения по инструментальным материалам, применяемых в машиностроении, термической обработке стали, допускам и посадкам, патентные исследования.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1.Справочник инструментальщика.  Под. ред.И.А. Ординарцева. С.-Петербург: Машиностроение, 2007

2.Фельдштейн Е.Э. Режущий инструмент и оснастка станков с ЧПУ: Справ. Пособие. Мн.: Выш. шк., 1998.

3.Фельдштейн Е.Э. Режущий  инструмент. Курсовое и дипломное  проектирование. Мн.: Дизайн ПРО, 2002.

4. Жигалко Н.И. Киселев  В.В. Проектирование и производство  режущих инструментов., Мн, Выш.шк, 2005.

5.Справочник технолога-машиностроителя.  Т2 / Под ред. А.Г. Косиловой,  Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 2001.

6.Щеголев А.В. Конструирование протяжек. Л: Машгиз, 1999.

7.Маргулис Д.К. Протяжки  переменного резания. М: Машгиз, 2002.

8.Кузнецов Ю.И. Оснастка  для станков с ЧПУ. Справочник. М.: Машиностроение 2001.