ФР8

Рис. 7. 5. Жесткая конструкция державки для Рис. 7. 6. Конструкция державки для крепкруглых фасонных резцов
ления призматического фасонного резца
Примечание. В конструкциях данных державок
предусмотрена тонкая регулировка резца (вращение около его оси) для соответствующей
точной установки режущей кромки резца по отношению к оси изделия.
7. 2. УСТАНОВКА ПРИЗМАТИЧЕСКИХ ФАСОННЫХ РЕЗЦОВ
ПО ОТНОШЕНИЮ К ОСИ ИЗДЕЛИЯ
С целью получения заднего угла при обработке призматическими фасонными резцами резец при помощи ласточкиного хвостовика устанавливается в специальной державке, паз которой имеет угол наклона к вертикали, равный заднему углу  . Что касается конструкции самой державки, то она очень проста и
устройство ее показано на рисунке 7. 6.
8. Проектирование фасонных резцов с дополнительными углами
8.1. Назначение и область применения.
Дополнительные углы на фасонных резцах применяют для улучшения условий резания, так при помощи дополнительных углов заточки (∑Б) и установки
(∑у или ∑z) режущей кромке фасонного резца можно придать более выгодное с
27
точки зрения резания положение относительно обрабатываемой детали и создать задние углы на участках профиля, перпендикулярных оси детали.
Количество применяемых фасонных резцов с дополнительными углами
очень невелико, однако анализируя конфигурации деталей, обрабатываемых
этими резцами, можно сделать вывод о целесообразности более широкого их
применения, а следовательно, и существенного повышения таким образом производительности и качества обработки. В ряде случаев с применением дополнительных углов заточки и установки можно расширить область использования
фасонных резцов.
Основной причиной малого распространения данных резцов является сложность их расчетов при проектировании, однако эту причину можно устранить,
применив при выполнении расчетов законы тригонометрии.
8.2. Методика выполнения расчетов по корригированию профиля
При проектировании профиля фасонных резцов основного типа решаются
только плоскостные геометрические задачи, при проектировании профиля фасонных резцов с дополнительными углами необходимо решать более сложные
пространственные задачи, поэтому для расчета принимают условную пространственную систему координат.
При токарной обработке за начало такой системы О удобно принимать расположенную в основной плоскости По точку профиля детали, обрабатываемую
основной точкой профиля резца Оп и расположенную на расстоянии равном радиусу детали rδ от ее оси. Оси Х и У этой системы располагаются в основной
плоскости так, что ось Х параллельна оси детали, а вторая перпендикулярна ей.
Таким образом, ось Z перпендикулярна основной плоскости (рис. 8.1).
Рисунок 8.1. Координатная система расположения фасонного резца и обрабатываемой детали.
28
Расположение резца на токарном станке или автомате следующее: резец
располагается в переднем суппорте станка, при этом шпиндель находится по
левую руку от наблюдателя. При наружной обработке шпиндель имеет правое
вращение, в случае внутренней обработки – левое, поэтому в качестве положительных направлений координатных осей принимаются: ось Х – от задней бабки токарного станка – к передней; ось У – против направления главного движения. Углы поворота вокруг осей Х и Z (εх и εz) принимаются положительными
при вращении по часовой стрелке, угол поворота вокруг оси У (εу) – при вращении против часовой стрелки.
Выполнение расчетов по проектированию профиля фасонных резцов в принятой системе координат позволит свести их к решению простейших тригонометрических задач.
8. 3. Положение передней плоскости
Положение передней плоскости фасонного резца относительно основной
плоскости, следовательно, и относительно обрабатываемой детали, характеризуется углами γs и λs , причем γs измеряется в сечении перпендикулярном оси Х,
а λs – оси У (рис. 8. 2.). Углы γs и λs служат основой для ряда расчетов по проектированию фасонных резцов.
Для фасонных резцов основного типа γs = γ , а λs = 0, а методы определения
углов γs и λs совершенно одинаковы для всех видов резцов и способов обработки ими.
При проектировании фасонных резцов с дополнительными углами заточки и
установки возникают следующие изменения положения их передней плоскости.
8. 4. Влияние угла боковой заточки ∑ Б
Угол ∑ Б создает на резце боковой наклон передней поверхности, который
измеряется либо в сечениях перпендикулярно ей 
, либо в сечениях пер
пендикулярно оси У1

(рис.8.2)
29
п
Рисунок 8.2. Положение передней плоскости у фасонного резца с углом боковой заточки ∑ Б.
Знаки углов ∑ Б определяются при рассмотрении возникающего вследствие
заточки изменения положения передней плоскости резца так, будто бы оно
произошло в результате поворота резца вокруг оси У .
Рассмотрим соотношение угла ∑ Б и углов 
и
(рис. 8. 2.).

tg 
Б
п

a
b
с
; tg   ; tg  П  ;
L
L
L
c  a cos  O  b cos 

 a cos  O 
c
  arctg tg  Б cos O ,
где   П  arctg    arctg 

L
следовательно  П
L


 arctg tg Б cos  O 
 a cos  O 
 tg

cos
с 
  аrctg   Б  O  ,
  arctg 



cos 
 L cos  
 L cos  



в
а     S  arctg    arctg 
L
 tg  Б cos O 


cos



т.е.     S  arctg 
В случае, если угол ∑
Б
отрицательный, как на рис. 8. 2., углы

и
п

также будут отрицательными. На угол γ боковая заточка передней плоскости не
оказывает никакого влияния и γS = γO.
30
8.5. Влияние угла поворота резца εу
При повороте резца вокруг оси у основное сечение резца, в котором измеряется угол γ, получает наклон относительно координатной плоскости уОz на
угол εу. Чтобы определить угол γS необходимо спроектировать угол γ на плоскость уОz (рис. 8.3.)
Рисунок 8.3. Положение передней плоскости фасонного резца, возникающее в результате боковой заточки и поворота резца вокруг оси у.
Тогда
 y   s  arctg ( tg cos y )
угол λS измеряется в тех же сечениях, что и угол
предположить, что при отсутствии у резца угла ∑Б
λS= εу
31
εу, следовательно можно
при наличии у резца угла ∑Б , λS= λ∑ + εу, т.е.
 tg  Б cos  O
 S  arctg 

cos 


  y


Ввиду того, что на рис. 8. 3. угол λ∑ отрицателен, а положительный угол εу
меньше него по абсолютному значению, то в результате расчета λS приходим к
его отрицательному значению.
8.6. Влияние угла поворота εz
Совместное применение углов εу и εz не имеет практического смысла.
Вследствие чего при расчете влияния угла εz следует учитывать только возможность наличия у него углов заточки ∑О и ∑Б и угла поворота εх.
До поворота фасонного резца относительно обрабатываемой детали на угол
εz, положение передней плоскости характеризуется углами γ и λ∑. После поворота
tg Z  tg S 
L1 (cos Z tg )  L1 (sin Z tg  )
L1
 tg cos Z  tg  sin Z
следовательно,
S  arctg ( tg cos Z  tg  sin Z )
Тогда
tg
Z
 S 
L 2 ( tg sin Z )  L 2 ( tg  cos Z )
L2
 tg sin  Z  tg  cos Z
где S  arctg ( tg sin Z  tg  cos Z )
Формулы, определяющие γS и λS выведены для положительных значений углов γ, λΣ и εХ. При расчетах по ним необходимо учитывать действительные знаки этих величин.
В случае, когда проектируемый резец не имеет боковой заточки передней
поверхности, т.е. угол λΣ = 0, тогда
 S  arctg ( tg cos Z )
 S  arctg ( tg sin Z )
32
8.7. Проектирование фасонного резца с дополнительными углами
1. Определяем положение узловых точек профиля детали по аналогии с
фрезами основного типа при помощи следующих получаемых из чертежа детали величин:
rδ – радиус обрабатываемой детали в месте предполагаемого расположения
начала координат;
r1, r2 … rx – радиус детали в узловых точках ее профиля ;
l1, l2 … lx – осевые расстояния узловых точек профиля от начала координат.
Формулы для определения координат у призматических и круглых резцов
полностью совпадают и лишь расчеты при внутренней обработке отличаются
от расчетов при наружной обработке знаками в некоторых из них.
Введем следующие условные обозначения:
PvдX - плоскость, проведенная через ось детали и рассматриваемую узловую
точку х профиля резца;
Px - плоскость, проведенная через ось Х под углом γ S относительно Ро
(при λS = 0 совпадает с передней плоскостью резца Р v);
Pд - плоскость, проведенная через ось детали параллельно плоскости Рх;
Pp x - плоскость, проведенная через точку х параллельно плоскости Рх;
Ax - расстояние между плоскостями Pд и Pp x , равное расстоянию точки х
от плоскости Pд ;
E x - расстояние между плоскостями Pрх и Pх ,
 sп проекция угла λS на плоскость перпендикулярную Рх;
Координаты у и z произвольно выбранной точки профиля резца определяются с помощью следующего алгоритма:
6. X  (  S   X )
7.BX  rX cos  X
8.y X  ( BX  r )
9.Z X  rX sin(  X )
1.tg sп  tg S cos  S
2.A o  r sin  S
3.E X  l X tg SП
4.A X  A o  E X
5. X  arctg ( A X / rX )
(AI)
В позициях 4.6. и 8 алгоритма верхний знак применяется при наружной обработке, нижний – при внутренней.
Если у резца угол λS = 0, тогда
1.tg SП  0
2.E X  0
3. A X  Ao
и расчеты по полученному алгоритму будут совпадать с расчетами по первым шести позициям алгоритма для фасонных резцов основного типа (см. рис. 8.4. а, б).
33
Рис. 8.4. Определение координат произвольной узловой точки х профиля фасонного резца
при γS ≠ 0 и λS ≠ 0: а – наружная токарная обработка; б – внутренняя токарная обработка.
8.8. Определение размеров профиля резца
В рабочем положении размеры профиля фасонных резцов могут рассматриваться в неискаженном виде только при повороте системы координат на углы,
соответствующие углам установки резца. Исходя из этого, определение размеров профиля резца основывается на пересчете координат узловых точек в повернутых на соответствующие углы координатах.
8.8.1. Размеры ширины профиля
Так как координаты, измеряемые параллельно той оси, вокруг которой производится поворот системы, остаются неизменными при определении размеров ширины
профиля lx (координаты х) учитывают лишь повороты вокруг осей у (рис. 8.5) или
(рис.8.6).
34
Расчет производится по формулам аналитической геометрии с учетом знаков
используемых величин. Составим алгоритмы определения новых координат z и
y, которые будут использоваться при определении размеров глубины профиля.
При повороте вокруг оси у (рис. 8.6)
1.e X  z X cos  y
4.PX  l X cos Y
2.k X  l X sin  y
5.S X  z X sin  Y
(AII)
6.l Y k  PX  S X
3.z Y X  e X  k X
При повороте вокруг оси z (рис. 8. 6.)
1.m X  y X cos  Z
2.n X  l X sin  Z
3.y ZX  m X  n X
4.g X  l X cos Z
5.v X  y X sin Z
6.x Y X  g X  v X
(AШ)
где ех, kх, Pх, Sх, mх, nх, gх, vх —вспомогательные расчетные величины;
x Y X , z Y X — координаты узловой точки õ после поворота системы координат на угол εу;
x ZX , УZX — то же после поворота системы координат на угол εz.
Рис. 8.5. Пересчет координат узловых точек
Рис. 8.6. Пересчет координат узловых точек
профиля при повороте оси у на угол εу.
профиля при повороте оси z на угол εz.
В алгоритмы AII и AШ подставляются значения ух и zx , рассчитанные по
алгоритму AI.
35
8.8.2. Размеры глубины профиля
Определив координаты хх , ух и zx , рассчитаем размеры глубины профиля
резца СХ при повороте системы координат вокруг оси х (рис.4.8. и 4.9. координатная система уОz). Для этого можно использовать формулы алгоритмов AII и
AШ; в этом случае лишь при расчете круглых фасонных резцов необходимо
добавить некоторые формулы, учитывающие расположение их задней поверхности по окружности. Практически более удобным является применение следующих формул:
Для призматических и круглых резцов:
z
1. X  arctg  X
 yX
2. X   X   X
yX
3.C X 
cos X



(АIV)
Для призматических резцов:
1.h PX  CX cos X
(AV)
1.A1  R H cos  X
2.H X  R H sin  X
3. B X  A 1  C X
4. X  arctg ( H X / B X )
5.R X  H X / sin  X
6.h PX  R H  R X
(AVI)
Для круглых резцов:
Алгоритмом АIV определяются общие для призматических и круглых резцов величины. В случае, если ух = 0, угол γХ (позиция 1) приходится определять
по формуле:
y 
 X  arctg  X  ,
 zX 
а, следовательно,
 X  arctg 0  90o а, C X 
zX
 zX
sin 90 o
Вследствие чего, для расчета глубины профиля hPX призматических резцов
будет использоваться одна формула алгоритма AV, а для круглых – шесть
(AVI).
36
Рис. 8.7. Схема расчета глубины профиля круглого фасонного резца.
8.9. АЛГОРИТМ
Определение положения передней плоскости

n
 arctg ( tg  Б cos  O )
 tg  Б cos  O 

 arctg 


cos



 y    y


 y  arctg ( tg cos  y )
a  tg cos Z
в  tg sin S Z

 S  arctg (a  в)
с  tg sin Z
d  tg cos Z

tg S  c  d

37
8.9.1. Определение координат узловых точек
y X  ( B X  r )
z X  rX sin(  X )
если
S  0
тогда
 SП  0
EX  0
AX  AO
tg SП  tg S cos  S
A O  r sin  S
E X  l X tg SП
AX  AO  EX
A 
 X  arc sin  X 
 rX 
 X   (  S   X )
B X  rX cos  X
8.9.2. Определение размеров резца
e X  z X cos  y
k  l sin 
X
y
 X
z X  e X  k X
 P  l cos 
X
y
 X
S

z
sin

 X
X
y
l Y X  PX  S X
m X  y X cos  Z
n X  l Y X sin  Z
y ZX  m X  n X
g X  l X cos  Z
v X  y X sin  Z
x YX  gX  v X
8.9.3. Размеры глубины профиля
z
 X  arctg  X
 yX
X   X   X
yX
CX 
cos  X



для призматических резцов:
h PX  CX cos X
для круглых резцов:
1.A1  R H cos  X
2.H X  R H sin  X
3. B X  A 1  C X
4. X  arctg ( H X / B X )
5.R X  H X / sin  X
6.h PX  R H  R X
38
9. Оформление рабочего чертежа и пояснительной записки
9.1. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЯ РАБОЧИХ ЧЕРТЕЖЕЙ ФАСОННЫХ РЕЗЦОВ.
Рабочий чертеж фасонных резцов должен выполняться в соответствии с
Единой системой конструкторской документации. На формате А 3 (297х420 мм)
вычерчиваются две проекции резца в масштабе 1:1. На проекциях указываются
основные конструктивные параметры резца, которые различаются в зависимости от его типа.
Для круглых фасонных резцов — это наибольший диаметр и общая ширина
резца, диаметр посадочного отверстия, размеры выточек, диаметр и высота
буртика под рифление (если они предусмотрены), глубина заточки, величина
превышения оси резца над осью детали.
Для призматических резцов — это общая ширина, высота и толщина, размеры составной части резца из инструментального материала, размеры ласточкиного хвоста (высота, размер по острым углам, размер по роликам и диаметр роликов, угол профиля), размеры и координаты отверстия под регулировочный винт.
Над основной надписью в виде текста помещают технические требования.
Состав и последовательность изложения технических требований следующие:
1. Указывается материал резца. Если резец составной или сборный, указывается материал режущей части и материал державки или корпуса.
Рекомендуется круглый резец проектировать цельным из быстрорежущей стали Р6М5 (ГОСТ 192.65-73), а призматический резец составным: режущая часть из стали Р6М5, а державка из стали 45 (ГОСТ
10.50-82).
2. Указывается твердость режущей части и державки (если инструмент
составной или сборный), или общая твердость (если резец цельный);
характер термообработки; вид покрытия. У призматических фасонных
резцов рекомендуемая твердость рабочей части — НRCэ 62 - 65, державки — НRCэ — 35 - 40. У круглых фасонных резцов указывается
общая твердость, равная НRCэ 62-65.
3. Указывается метод контроля профиля и допускаемый просвет; оговаривается отклонение формы, расположения поверхности и т. п.
4. Оговариваются предельные отклонения размеров, для которых не указаны предельные отклонения на рабочем чертеже.
Пример оформления рабочих чертежей фасонных резцов приводится в
приложении.
9.2. ОФОРМЛЕНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ.
Расчетно-пояснительная записка должна содержать необходимые расчеты
размеров резца, обоснования выбора размеров резца, не подлежащих расчету,
обоснование выбора материала и геометрических параметров. Расчетнопояснительную записку необходимо начинать с указания исходных данных.
39
Все обоснования и расчеты необходимо подтверждать ссылками на соответствующие источники с указанием страниц, номеров таблиц и формул и т. д. В
случае необходимости следует приводить эскизы. Расчеты и обоснование формулируются конкретно и должны относиться непосредственно к проектируемому инструменту.
Расчетно-пояснительная записка пишется на листах формата А4 (210х297 мм)
писчей бумаги. Правила оформления расчетно-пояснительной записки соответствуют общим правилам оформления авторского текстового оригинала рукописи.
В конце записки необходимо привести перечень используемой литературы в соответствии с библиографическими правилами описания литературных источников.
40
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Типовое оформление рабочего чертежа круглого фасонного резца.
41
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Типовое оформление рабочего чертежа призматического фасонного резца.
42
Список литературы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Справочник конструктора-инструментальщика под общ. ред. к. т. н. В. И. Баранчикова. –
М.: Машиностроение, 1994. — 558 с.
Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов. / Под общ.
ред. Г. Н. Кирсанова – М.: Машиностроение, 1986. — 288 с.
Дармачев С. Е. Фасонные резцы. – М.: Машиностроение, 1968. — 167 с.
Грановский Г. И., Панченко Е. Л. Фасонные резцы. – М.: Машиностроение, 1975. — 312 с.
Сахаров Г. Н., Арбузов О. Б., Боровой Ю. Л. и др. Металлорежущие инструменты. — М.:
Машиностроение, 1989. — 328 с.
Справочник инструментальщика / Под общ. ред. И. А. Ординарцева.– Л.: Машиностроение, 1987. — 846 с.
Оглавление
1. Общие положения...................................................................................................... 3
2. Исходные данные. ..................................................................................................... 3
3. Подготовка расчетных размеров детали для проектирования. ............................. 3
4. Проектирование и расчет параметров фасонных резцов. ..................................... 5
5. Расчет погрешности обработки фасонными резцами и износ резцов. .............. 16
6. Расчет исполнительных размеров и допусков на высотные и осевые размеры
фасонных резцов и калибров........................................................................................ 20
7. Особенности конструирования фасонных резцов................................................ 23
8. Проектирование фасонных резцов с дополнительными углами………………..27
9. Оформление рабочего чертежа и пояснительной записки. .................................. 39
Приложение………………..………………………………………………………..41
Список литературы ................................................................................................... 43
Оглавление ................................................................................................................. 43
43
Составители: Елена Михайловна Болотина
Павел Васильевич Ольштынский
КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА:
Методические указания
Редактор
Темплан 2000г., поз. №
Подписано в печать
. Формат
Бумага газетная. Печать офсетная. Усл. печ. л.
Уч. изд. л.
. Тираж100 экз. Заказ
.
Волгоградский государственный технический университет
400131 Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28
РПК «Политехник»
Волгоградского государственного технического университета.
400131 Волгоград, ул. Советская, 35
44