Пример расчета и конструирования цилиндрического зенкера с рабочей частью из быстрорежущей стали

Спроектировать зенкер для окончательной обработки сквозного отверстия диаметром 36,0 Н10 мм. Глубина обрабатываемого отверстия равна 45 мм. Обрабатываемый материал ст.40Х ГОСТ 454-74.

Зенкер данного диаметра предназначен для окочательной обработки отверстий в стали, поэтому по ГОСТ 14034-75 он имеет №2, типп 1, то есть является цельным цилиндрическим с коническим хвостовиком. Это подтверждается и ГОСТ 12489-71 ( таблица 3.12 ).

149

По таблице 3.11 диаметр и предельные отклонения диаметра зенкера составляют: верхнее +0,1 мм, нижнее +0,05 мм, допуск на изготовление равен 0,05 мм.

Принимаем, что рабочая часть зенкера изготовлена из быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-73, а хвостовик – из ст.40Х ГОСТ 4544-74.

Соединение частей зенкера производится сваркой встык.

По ГОСТ 2489-71 проектируемый зенкер должнен иметь три режущих зубьа.

Определяем диаметр зенкера в начале его режущей части

d₁ = d_o – ( 1 ÷ 2 )t,

где d_о - диаметр предварительно подготовленного отерстия;

t - глубина резания при зенкеровании.

Припуск под зенкерование в зависимости от его назначения, метода получения отверстия в заготовке может составлять, как установлено выше, ( 0,1 ÷ 0,22 ) d. Проектируемый зенкер предназначен для окончательной обработки отверстия десятого кваллитета точности. Поэтому принимаем, что припуск под зенкерование составляет 0,1d, т.е. 3,6 мм В этом случае диаметр предварительно обработанного отверстия d_o = 32,4 мм. =

Глубина резания равна половине припуска под зенкерования, то есть

t = 0,5 ( d – d₀ ) = 0,5 ( 36,0 – 32,4 ) = 1,8 мм.

d₁ = d_o – ( 1 ÷ 2 )t = 32,4 – 2. 1,8 = 28,8 мм.

Длина режущей части зенкера l может найдена из зависимости 3.12

l = (t +a)ctgφ,

где t – глубина резания, а = (0,5 ÷ 1,0) t – дополнительная величина для более легкого вхождения зенкера в отверстие.

При а = t = 1,8 мм длина режущей части зенкера

l = (t +a)ctgφ = ( 1,8 + 1,8 )ctg 60⁰ = 2,1 мм. По таблице 3.12 (ГОСТ12489-71) длина режущей части у зенкера диаметром 36 мм равна 3,5 мм. Поэтому увеличиваем длину рабочей части зенкера до 3,5 мм.

150

Произведем перерасчет диаметра зенкера в начале его рабочей части в связи с конструктивным увеличением ее длины

d₁ = d – 2 l tg φ = 36,0 – 2 .3,5 . tg60⁰ = 23,87 мм.

Как установлено выше, длина стружечной канавки зенкера

l_k = l₁ + l₂ + l₃ + l₄ + l₅ + l₆,

где l₁ = l_c . n – длина стачивания зенкера за срок его службы;

l_c – длина стачивания за одну заточку;

n – число переточек;

l₂ – выход зенкера из обрабатываемого отверстия;

l₃ - длина обрабатываемого отверстия;

l₄ - длина кондукторной втулки;

l₅ - расстояние от кондуктора до обрабатываемой поверхности;

l₆ – допустимая длина канавки для выхода стружки.

Принимаем, что l_c = 1,0 мм, n = 50, тогда величина стачивания зенкера за срок его службы l₁ = l_c . n = 1,0 . 50 = 50,0 мм.

Принимаем, что l₂ = 3.0 мм, l₄ = 25,0 мм, l₅ = 15,0 мм, l₆ = 1,5 d.

d = 36,0 мм – диаметр зенкера.

l₆ = 1,5 d = 1,5 . 36,0 = 54,0 мм..

l_k = l₁ + l₂ + l₃ + l₄ + l₅ + l₆ = 50,0 + 3,0 + 45,0 + 25,0 + 15,0 + 54,0 = 192,0 мм.

По ГОСТ 2489-71 ( таблица 3.12 ) длина стружечной канавки зенкера диаметром 36,0 мм равна 195,0 мм. Принимаем, что в проектируемом

зенкере ддина стружечной канавки равна 195,0 мм.

Определим длину направляющей части и шейки зенкера, исходя из следующих соображений.

По ГОСТ 12489-71 у проектируемого зенкера хвостовик должен быть выполнен с конусом Морзе №4. По таблице 3.7 длина конуса зенкера вместе с лапкой составляет 124,0 мм.

При рассмотрении конструктивных особенностей спиральных сверл отмечалось, что сварной шок должен находится на расстоянии, равном 3,0 ÷ 7,0 мм от конца стружечной канавки. Будем считатать, что эта рекомендация

151

применима и для проектируемого зенкера. Исходя из изложенного длина направляющей части зенкера l_н = l_k + l₁ + l₂,

где l₁ = 3,0 мм – расстояние от конца стружечной канавки до сварного шва;

l₂ = 3,0 мм – принятое расстояние от сварного шва до шейки зенкера.

l_н = l_k + l₁ + l₂ = 195,0 + 3,0 + 3,0 = 201,0 мм.

Длина шейки в этом случае l_ш = L – l_н - l_k,

где L = 344,0 мм – общая длина зенкера по таблице 3.12.

l_k = 124,0 мм – общая длина конического хвостовика.

l_ш = L – l_н - l_k = 344,0 – 201,0 – 124,0 = 15,0 мм.

Как установлено выше, у цельных зенкеров из быстрорежущей стали при обработке сталей средней твердости угол наклона винтовой канавки

ω = 5 ÷ 10⁰. Принимаем, что при обработке стали 40Х у проектируемого зенкера ω = 10⁰.

Шаг винтовой канавки у проектируемого зенкера находим из зависимости

S_k = πD ctg ω = 3.14 . 36,0 . ctg10⁰ = 641,0 мм.

Исходя из приведенных выше рекомендаций принимаем, что при обработке стали средней твердости ( ст.40Х ) проектируемый зенкер должен иметь следующие геометрические параметры на режущих зубьях:

передний угол γ = 10⁰;

задний угол α = 10⁰;

угол наклона режущей кромки λ = 8⁰;

угол наклона главной режущей кромки φ = 60⁰.

Соглано таблицы 3.14 ( ГОСТ 12489-71 ) у проектируемого зенкера диаметр сердцевины равен 14.0 мм, а ширина пера равна 16,0 мм.

Ширину ленточки f и ее высоту t выбираем по таблице 3.14 и принимаем

равными f = 1,8 мм, t = 0,8 мм.

На ленточках оставляется цилиндрический участок шириной 0,2 мм, далее производится заточка под углом 8⁰.

Как установлено выше, у зенкеров из быстрорежущей стали обратная конусность на 100 длины при их диаметрах более 18,0 мм составляет

152

0,05 ÷ 0,1 мм. Принимаем, что обратная конусность у проектируемого зенкера составляет 0,08 мм на 100 мм длины направляющей части.

Согласно таблицы 3.11, предельные отклонения пл диаметру зенкера составляют: верхнее + 0,1 мм, нижнее +0,05 мм, допуск на изготовление составляет 0,05 мм.

Параметры шероховатостей поверхностей зенкера согласно таблицы 3.19 принимаем равными: задние и передние - Ra 1,6, Rz 6,3; ленточки – Ra 0,8, Rz 3,2; шлифованной канавки – Ra 1,6 , Rz 6,3; хвостовика – Ra 0,8, Rz 3,2.

Определяем профиль фасонной фрезы для обработки стружечной канавки и спинки согласно рис.3.17 и таблицы 3.21. Диаметр фасонной фрезы равен 125,0 мм, число зубьв – 24.

Чертеж разработанного зенкера приведен на рис.3.27.