- •Глава 1. Части, конструктивные элементы и геометрические параметры инструментов
- •1.1. Виды обработки резанием. Элементы режима резания
- •1.2. Классификация инструментов
- •1.3. Составные части, конструктивные элементы и геометрические параметры инструмента
- •1.4. Принципы конструирования инструмента
- •1.5. Инструментальные материалы
- •1.6. Соотношения между величинами углов инструмента в различных плоскостях
- •1.7. Число зубьев. Стружечные канавки. Форма и размеры рабочей части инструмента
- •Глава 2. Использование эвм при решении задач инструментального проектирования
- •2.1. Понятие об алгоритме и алгоритмизации. Входная и выходная информации
- •2.2. Особенности металлорежущего инструмента как объекта автоматизированного проектирования
- •2.3. Сравнительный анализ ручного и машинного методов проектирования
- •2.4. Оптимизация решений при инструментальном проектирован методом машинно-математического моделирования
- •2.5. Оснащение операций технологического процесса инструментом общего назначения
- •Глава 3. Резцы и фрезы общего назначения
- •3.1. Типы резцов и фрез
- •3.2. Методы совершенствования резцов
- •3.3. Современные конструкции фрез
- •3.24. Торцевые фрезы с механическим креплением
- •Глава 4. Осевые универсальные инструменты для обработки отверстий
- •4.1. Способы получения отверстий
- •4.2. Сверла и зенкеры
- •4.3. Развертки
- •Глава 5. Резьбообразующие инструменты
- •5.1. Методы получения резьб
- •5.2. Современные конструкции метчиков
- •5.3. Рис. Схемы резания при работе метчика
- •5.3. Инструменты для нарезания наружных резьбовых поверхностей
- •5.4. Резьбонакатный инструмент
- •Глава 6. Фасонные резцы
- •6.1. Классификация и конструкция фасонных резцов
- •6.2. Углы фасонных резцов
- •6.3. Коррекционный расчет резцов
- •6.4. Алгоритм проектирования фасонных резцов
- •Глава 7. Протяжки и прошивки
- •7.1. Типы протяжек и область их применения
- •7.2. Схемы резания при протягивании
- •7.3. Методы совершенствования протяжного инструмента
- •7.4. Автоматизированное проектирование протяжек и методы корригирования
- •7.5. Алгоритм расчета корригированных параметров протяжек
- •Глава 8. Корригированные метчики
- •8.1. Формообразование резьбы корригированными метчиками
- •8.2. Метод расчета корригированных метчиков для нарезания треугольных резьб
- •8.3. Алгоритм проектирования корригированных метчиков
- •Глава 9. Червячные фрезы
- •9.1. Общие положения процесса зубофрезерования
- •9.2. Определение координат профиля фрезы
- •9.3. Условия формообразования фасонных деталей червячными фрезами
- •9.4. Профилирование червячных модульных фрез для обработки эвольвентных колес
- •9.5. Профилирование червячных фрез с протуберанцем
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
1.7. Число зубьев. Стружечные канавки. Форма и размеры рабочей части инструмента
Число зубьев zи многолезвийных инструментов при постоянном их диаметре D влияет на величину шага зубьев t и размеры стружечных канавок, так как
С увеличением числа зубьев уменьшается их шаг, а следовательно, и размеры зуба, а также объем стружечной канавки, который должен быть достаточным для размещения срезаемой стружки с учетом нормальной величины коэффициента заполнения К1 = 5, равного при обработке стали отношению активной площади Fакт стружечной канавки к площади срезаемого слоя Fсp.cл. Наоборот, при обработке чугуна коэффициент имеет меньшую величину (К2 = 2,5...3) и равен отношению всей площади канавки Fполн к площади срезаемого слоя Fсp.cл:
и
В связи с этим фрезы и другие многозубые инструменты для обработки чугуна имеют более мелкий зуб по сравнению с обработкой пластичных металлов, когда образуется сливная стружка в виде завитков или плоских спиралей.
При меньшем шаге увеличивается количество зубьев, одновременно находящихся в контакте с обрабатываемым изделием, что обеспечивает более плавную работу инструмента, однако приводит к увеличению крутящего момента и мощности резания.
Число зубьев зависит также от режима резания. При черновой обработке, т. е. работе инструмента с большими подачами, для размещения стружки требуются канавки большей площади, а поэтому инструменты должны иметь большие шаг зубьев и размеры.
Выбор числа зубьев зависит также от конструктивных особенностей и материала режущей части инструмента, режима резания и вида обработки, плавности работы инструмента. В последнем случае шаг зубьев многозубых инструментов делается неравномерным. Кроме того, для обеспечения плавности работы инструментов зубья должны быть наклонными или винтовыми. Направление стружечных канавок связано с условиями работы инструмента. Цилиндрические фрезы должны иметь направление винтовой межзубой канавки, обратное направлению вращения фрезы, чтобы обеспечивать направление осевой составляющей силы в сторону шпинделя станка. Это способствует более плотному прилеганию конического хвостовика инструмента или оправки и конического отверстия шпинделя станка.
У сверл и зенкеров с целью обеспечения положительного переднего угла зубьев или перьев направление стружечных канавок с направлением вращения инструмента должны быть одинаковы. При выборе направления стружечных канавок у разверток учитывается необходимость прижатия развертки к гнезду шпинделя. Поэтому направление стружечных канавок развертки должно быть обратным направлению ее вращения. Для обработки поверхностей большой длины целесообразно применять режущие инструменты со свободным отводом стружки, например наружные и внутренние протяжки со свободным выходом стружки.
Ниже приводятся расчетные формулы для определения шага t и числа зубьев zи различных режущих инструментов [13, 31].
У метчиков число зубьев или перьев рекомендуется назначать в зависимости от его наружного диаметра.
Число зубьев фрез для чернового фрезерования зависит от режима обработки s и t и диаметра фрезы D:
где Cz — коэффициент, принимаемый для концевых, цилиндрических, дисковых отрезных и фасонных фрез равным 0,2, а для торцевых— 0,6;
D — диаметр фрезы, мм; tмакс— глубина фрезерования, мм.
Полученное число зубьев проверяется с учетом плавности работы цилиндрической прямозубой фрезы по формуле
При расчете числа зубьев цилиндрической фрезы с углом наклона зуба ω необходимо, чтобы отношение ширины фрезерования В к осевому шагу фрезы Soc было равно целому числу с.
В этом случае число зубьев определяется по формуле
Для сборных червячных фрез число зубьев зависит от величины угла контакта инструмента с изделием:
где φ — угол контакта; ;
m — модуль нарезаемого колеса, мм;
da — наружный диаметр фрезы, мм.
Ориентировочное число зубьев инструмента может быть определено по эмпирическим формулам:
z = k1√D + k2 и z = k1D,
где k1 — коэффициент, зависящий от условий работы и типа инструмента. Для концевых фрез k1 = 0,6, а для разверток k1 = l,5; k2 — коэффициент, который назначается в зависимости от свойств обрабатываемого материала и типа инструмента. Для разверток при обработке стали и чугуна соответственно k = 2 и 4, а для всех фрез — k2 = 0.
Число черновых зубьев протяжек рассчитывается в зависимости от снимаемого припуска Ачерн.
Для протяжек профильной и групповой схем резания число зубьев определяется соответственно по формулам:
и ,
где zc — число зубьев в черновой секции групповой протяжки; sz и s — подъемы на зуб и секцию зубьев протяжек.
Шаг зубьев профильных протяжек рассчитывается по формуле
t = m√lи,
где т — коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого материала, длины и формы протягиваемого отверстия (наличия выточки) и т. д.; lи — длина изделия, мм.
Шаг зубьев групповых протяжек рассчитывается по формулам
t = 2,75h и h= 1,13√Kalи,
где h — глубина двухрадиусной стружечной канавки, мм; К — коэффициент заполнения для обработки сталей: К=2,7…3; а — толщина срезаемого слоя, мм; lи — длина протягиваемого изделия, мм. Рассчитанное число зубьев инструментов по приведенным выше эмпирическим формулам дополнительно проверяется с учетом плавности их работы, на заполняемость межзубых канавок стружкой, а также на прочность. Кроме того, производится вычерчивание двух-трех зубьев инструмента в натуральную величину с целью установления окончательных размеров. Особенно это необходимо для инструментов сборной конструкции.
Например, у червячных сборных фрез отношение толщины зуба фрезы у его основания С к глубине межзубой канавки Н должно быть равно 0,8...1,0.
Рис. 1.14. Схема для определения диаметра фасонных режущих инструментов
Стружечная канавка должна быть по возможности одно- или двухрадиусной и рассчитана с учетом величины коэффициента заполнения K = 3,5...5.
Форма лезвий и точность размеров (диаметров) рабочей части чистовых, или финишных, инструментов (развертки, протяжки и т. д.) оказывают влияние на размеры и точность формы профиля обработанной детали.
С целью исключения влияния указанных факторов на точность обрабатываемой детали производится коррекционный расчет профиля фасонного инструмента. Различают следующие разновидности расчетов: графический, графоаналитический или табличный с применением таблиц и аналитический с применением ЭВМ.
Влияние упругих деформаций детали, неточность установки инструмента и детали, а также нежесткость системы СПИД учитываются при расчете размеров рабочей части инструмента. Ниже приводится схема для определения номинального диаметра развертки [4] (рис. 1.14):
где Dотв — номинальный диаметр отверстия, мм;
Н7 — поле допуска на изготовление отверстия, мм;
Рмакс — величина наибольшей разбивки при развертывании отверстия, мм.
Кроме этого, на схеме указаны Рмин — величина минимальной разбивки отверстия, И—возможный максимальный износ развертки, В — поле допуска на изготовление развертки. Обычно Рмакс = 5...20 мкм, Рмин = 5,
В = 5...25 мкм и принимаются в зависимости от квалитета точности размеров отверстия. Чрезмерное уменьшение поля допуска В на изготовление развертки приводит к резкому повышению ее стоимости.
Аналогично рассчитывается диаметр калибрующих зубьев круглой протяжки [14]:
Dкал = Dотв.макс ± δ мм,
где Dотв.макс — максимальный диаметр протянутого отверстия, мм; δ — величина усадки ( + ) или разбивки ( —) отверстия: δ = 0,01...0,015 мм.
При определении диаметров резьбы метчика следует учитывать условия свинчивания, когда резьба гайки во всех точках профиля должна лежать выше теоретического профиля резьбы болта и метчика. Допуск на средний диаметр резьбы метчика d2 меньше допуска на средний диаметр резьбы гайки и рассчитывается с учетом разбивки и запаса на износ. Для наружного диаметра резьбы гайки верхнее отклонение размера не устанавливается, а у метчика ограничивается условием прочности вершин профиля резьбы. Ширина площадки по наружному диаметру резьбы метчика составляет 60% теоретической площадки резьбы гайки.