Проектирование канавочного резца

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

___________________________________________________________

 

КАФЕДРА ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСНЫХ УСТРОЙСТВ

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту  по дисциплине: технологические процессы в специальном машиностроении

на тему: Проектирование канавочного резца

 

 

Автор проекта       Слесарева Е.Ю.

Специальность      280102 
    Группа        МБ-61

Руководитель  проекта     Гуськов А.В.

Проект защищен      Оценка

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2010

Содержание:

 

Техническое  задание………………………………………………….. Введение………………………………………… Служебное назначение и  анализ исходных данных………………….	3     3
Определение припуска на обработку детали………………………….	5
Выбор схемы базирования  детали……………………………………..	6
Определение вида обработки…………………………………………..	7
Выбор материала инструмента………………………………………...	9
Геометрия резца…………………………………………………………	1
Режимы обработки……………………………………………………...	5
Сечение срезаемого слоя……………………………………………….	2
Расчет державки  инструмента  на прочность и жесткость…………..	2
Исходный чертеж……………………………………………………….	2
Чертеж заготовки……………………………………………………..	3
Чертеж инструмента………………………………………………….	4
Выводы………………………………………………………………..
Список использованных источников………………………………….	6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Техническое задание:

Необходимо получить канавку шириной 2 мм. Материал обрабатываемой

детали сталь 45 ГОСТ 1050-88 . Шероховатость 12,5. Разработать резец.

 

2. Введение

Машиностроению принадлежит  ведущая роль среди других отраслей экономики, так как основные производственные процессы выполняют машины. Поэтому и технический уровень многих отраслей в значительной мере определяет уровень развития машиностроения.

В данной курсовой работе разрабатывается технология обработки  заданной  поверхности  детали «Вал». Вал в машиностроении, вращающаяся (обычно в подшипниках) деталь машины, передающая крутящий момент,  предназначен для поддержания, установки и крепления на него вращающихся деталей механизмов типа зубчатых колес, шкивов. Ступенчатые валы обеспечивают равнопрочность по длине, более удобны при сборке, установке сопряженных деталей, но менее технологичны. Валы по назначению являются ответственными деталями механизмов. Материал валов должен хорошо обрабатываться и быть прочным. Чаще всего в качестве материалов применяют следующие углеродистые и легированные стали: качественные стали 40, 45, 50, сталь 40Х – для валов с термообработкой.

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Служебное назначение и анализ исходных данных

Деталь «Вал» представляет собой тело вращения, ограниченное цилиндрическими наружными и плоскими торцевыми поверхностями. Наличие цилиндрических поверхностей дает возможность обработки  данной детали  на станках токарной группы.

 

В качестве установочных баз для  валов используются центровые отверстия на торцах валов, служащие для установки их в центрах. Центровые отверстия делают одинаковыми с обоих концов заготовки, даже если диаметры концевых шеек различны. Такие отверстия могут выполняться цилиндрическим сверлом диаметром d и зенковкой или специальными комбинированными сверлами. Центрирование производится на специальных центровочных станках, на токарном станке в самоцентрирующемся патроне или на токарном станке с опорой заготовки на задний центр.

 

При обработке заданной поверхности, при базировании вал будет  лишен только 5 степеней свободы, а  шестая степень свободы – вращение вокруг собственной оси – у него остается. Форма заготовки соответствует форме готовой детали, каждая поверхность заготовки имеет припуск на последующую обработку.

 

Вал изготовлен из Ст. 45 ГОСТ 1050-88  (Сталь углеродистая качественная конструкционная).

 

Назначение  Ст. 45 ГОСТ 1050-88:  Вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.

 

 

Химический состав:

Химический элемент                        %

Углерод (С)                                       0.42-0.5

Кремний (Si)                                       0.17-0.37

Медь (Cu),                                       не более 0.25

Мышьяк (As),                                   не более 0.08

Марганец (Mn)                                 0.50-0.80

Никель (Ni),                                        не более 0.25

Фосфор (P),                                        не более 0.035

Хром (Cr),                                         не более 0.25

Сера (S),                                           не более 0.04

 

Механические  свойства проката размером от 16 до 40 при Т=20^o С:

- временное сопротивление разрыву - Н/мм²;

- предел текучести  – Н/мм²;

- относительное удлинение  при разрыве – 16%;

- относительное сужение  – 40%;

- ударная вязкость  – 49 Дж/см²;

- твердость стали для горячекатаного и кованого проката,

   после отжига  или высокого отпуска  –НВ=197;

-твердость по Роквеллу- 45HRC

- термообработка –  нормализация.

 

Физические свойства стали 45 при Т=20⁰С:

- модуль упругости  первого рода –  МПа;

- плотность - кг/м³;

 

 

 

 

Физические  свойства стали 45 при Т=100⁰С:

- модуль упругости  первого рода –  МПа;

- плотность - кг/м³;

- коэффициент температурного  расширения -  1/град;

- коэффициент теплопроводности  – 48 ;

- удельная теплоемкость  – 473 .

 

   Технологические свойства стали 45:

   Свариваемость:                                        трудносвариваемая.

   Флокеночувствительность:                     малочувствительна.

   Склонность к отпускной хрупкости:  не склонна.

 

Канавки на валах предназначены  для установки стопоров, для размещения колец, для разделения поверхностей, предохранения подшипника от загрязнения и вытекания смазочного материала.

Кольцевые канавки нарезанные на  цилиндрической поверхности, имеют  ширину 2мм, глубину 1мм,  размер обеспечиваемый инструментом = R_{инструм} .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Соответствие техническим требованиям точности

Задано, что неуказанные  предельные отклонения размеров: отверстий - Н14; валов -h14; остальных - + JT14/2.

Согласно чертежу, к обрабатываемой поверхности предъявляются следующие требования:

Размер – Ø15 h14

Шероховатость – Rz 12,5

Класс точности – 7

С заданными параметрами  вид обработки - обтачивание при поперечной подаче получистовое.

Квалитет 14 –распространен в подвижных соединениях сельскохозяйственных машин, в посадках часто снимаемых деталей, не требующих высокой точности центрирования, в сварных соединениях.

Посадки группы Н/h характерны тем, что минимальный зазор в  них равен нулю. Они применяются  при малых скоростях и нагрузках.

ЕСДП допускает применение посадок группы H/h, образованных из полей допусков квалитетов 9... 14, для соединений с низкими требованиями к точности центрирования (например, для посадки шкивов зубчатых колес, муфт и других деталей на вал с креплением шпонкой для передачи крутящего момента, при невысоких требованиях к точности механизма в целом и небольших нагрузках).

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Заготовка для получения детали

     Заготовкой  для получения вала является  стальной прут. Требуется получить канавку на поверхности вала. На заданной заготовке с помощью точения можно получить необходимую канавку, которая будет соответствовать вышеуказанным требуемым параметрам точности и шероховатости. Базирование заготовки при обработке производится при помощи вспомогательной технологической базы – центров.

 

6. Определение конструкции инструмента.

 На наружных поверхностях деталей часто протачивают канавки в конце резьбового участка для выхода резьбонарезного инструмента, для установки стопоров, для размещения колец и т. д. Канавки протачивают прорезными (канавочными) резцами. Форма режущей кромки резца соответствует профилю вытачиваемой канавки . Выбираем прорезной  резец прямой правый.

Все виды режущего инструмента  состоят из двух основных частей – режущей части, содержащей лезвия, и присоединительной части (державки), предназначенной для установки и крепления режущего инструмента в технологическом оборудовании или приспособлении.

Большинство конструкций металлорежущего  инструмента изготовляют составными – режущая часть из инструментального материала, присоединительная – из обычных конструкционных сталей.

Твердые сплавы в виде пластин соединяют  с крепежной частью с помощью пайки или специальных высокотемпературных клеев. 

Для обработки стали  45 следует применять резец изготовленный из материала, который будет иметь запас твердости, прочности, температуростойкости по сравнению с обрабатываемым материалом. 

Превосходить сталь 45 по каким-то из этих параметров могут: быстрорежущие стали, твердые сплавы, неметаллические инструментальные материалы, но неметаллические материалы уступают по запасу прочности на изгиб.

Из этого можно сделать  вывод о том, что для материала  резца следует использовать быстрорежущую сталь по ГОСТ 19265-73 сталь Р6М5(Сталь инструментальная быстрорежущая), для материала державки используется сталь 40Х по ГОСТ 4543-71.

 

Свойства стали Р6М5.

Назначение  : для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей; предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента, а также инструмента, работающего с ударными нагрузками.

 

Химический  состав:

 Химический элемент                         %

Углерод (С)                                        0.82-0. 9

Кремний (Si)                                       до 0.5

Марганец (Mn)                             до  0.5

Никель (Ni),                                        до 0.4

Хром (Cr),                                          3.8 - 4.4

Сера (S),                                              до 0.025

Фосфор (Р)                                          до 0.03  

Молибден (Мо)                                   4.8 – 5.3

Вольфрам (W)                                     5.5 – 6.5

Ванадий (V)                                         1.7 – 2.1

Кобальт (Со)                                        до 0.5

    

 

Механические  свойства :

- предел прочности на растяжение  - ГПа;

- предел прочности на изгиб – ГПа;