Инструмент автоматизированного производства

3. Расчет осевого мерного инструмента. 

Задание. Рассчитать и спроектировать комплект осевого мерного инструмента для обработки сквозного отверстия в детали из стали 45, в соответствии с эскизом детали (рис. 3.1.).

Рис. 3.1. Эскиз детали. 

Для обработки данной детали с заданной точностью необходимы несколько инструментов. Отверстие с 9-м квалитетом можно получить, применив сверло и расточную головку.

Исходные  данные для расчета.

Длина обрабатываемого  отверстия 31,6 мм.

Материал детали: сталь 45 с характеристикой: предел прочности .

2.1. РАСЧЁТ СВЕРЛА С СМП

Для сверления  отверстия в сплошном металле  выбираем инструмент фирмы Sandvik Coromant. Оптимальным является сверло CoroDrill 880 с механическим креплением пластин.

Производитель заверяет, что сверла CoroDrill 880 делают неглубокие отверстия в два раза быстрее любого другого сверла, сокращая при этом затраты наполовину. Размеры сверл этого семейства расширяют диапазон их применения для диаметров сверления от 12 до 63 мм. В сравнительных испытаниях сверла CoroDrill 880 показали рост производительности в 60% по

сравнению с  цельным твердосплавным сверлом. CoroDrill 880 – это первый выбор для решения задачи повышения эффективности сверления.

      Кроме высокой  производительности и надежности обработки сверло CoroDrill 880 обеспечит отличное качество отверстия. Этому способствует усовершенствованный процесс резания и улучшенная эвакуация стружки из зоны обработки. Расширенный диапазон применения сверл CoroDrill 880 гарантирует отличную работу в широком диапазоне обрабатываемых материалов. C момента вывода на рынок сверло CoroDrill 880 зарекомендовало себя в качестве передового решения по сверлению отверстий.

     Особенностью  сверла CoroDrill 880 является инновация от Sandvik Coromant – Step Technology (Рис.)

3.1.2. Глубина резания

, где  - диаметр сверления.

Выбор подачи.

Выбираем подачу .

Расчёт  скорости резания.

Рассчитывается  в соответствии с формулой:

,

где - коэффициент;

- диаметр сверления;

, , - показатели степени;

 - период стойкости инструмента;

- подача;

- поправочный коэффициент;

,

где - коэффициент на обрабатываемый материал , где - предел прочности обрабатываемого материала;

- коэффициент, характеризующий  группу стали по обрабатываемости;

- показатель степени;

- коэффициент на инструментальный  материал;

- коэффициент, учитывающий глубину  сверления;

;

  .

Осевая  сила резания.

Рассчитывается  в соответствии с формулой:

,

где - коэффициент; , - показатели степени;

- диаметр сверления; - подача; - коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки.

, где  - предел прочности обрабатываемого материала; - показатель степени.

.

Крутящий  момент.

Рассчитывается  в соответствии с формулой:

,

где - коэффициент; , - показатели степени;

- диаметр сверления;  - подача;

 - коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки.

, где  - предел прочности обрабатываемого материала; - показатель степени.

.

Мощность  резания.

,

где - осевая сила резания; - скорости резания.

Выбор и обоснование  материала инструмента.

Так как инструмент прогрессивной сборной конструкции, то в качестве материала корпуса  сверла принимается Сталь 40Х ГОСТ 4543 с последующей термообработкой с характеристикой: 48…51 HRC.

Для обработки  Стали 40Х  в качестве материала пластин подходит твердый сплав Т15К6 ГОСТ 3882-74 со следующими характеристиками: ; твёрдость 90HRA

Выбор инструмента.

По каталогу принимаем сверло, основные размеры которого: ; ; ; ; . Обозначение по каталогу: 880D4100C5-03. (рис. 3.2.)

      

     Рис. 3.2. Геометрические параметры сверла. 

Радиальное  биения сверла равно 0,75 мм; Точность получаемого отверстия по 12-му квалитету.

2.5.4. Выбор пластины.

Выбираем  пластины в соответствии с каталогом.

Центральная пластина.

Обозначение пластины по каталогу: 880-070406Н-С-GM.

Диапазон  подач работы пластины: .

Основные размеры: - длина лезвия режущей кромки; - радиус скругления углов пластины; - толщина пластины; - диаметр отверстия пластины (рис. 3.3.).

Рис. 3.3. Основные размеры сменной пластины.

Переферийная пластина.

Обозначение пластины по каталогу: 880-0704W06Н-P-GM.

Диапазон  подач работы пластины: .

Основные размеры: - длина лезвия режущей кромки; - радиус скругления углов пластины; - толщина пластины; - диаметр отверстия пластины (рис. 3.4.).

Рис. 3.4. Основные размеры сменной пластины. 

2.2. РАСЧЁТ РАСТОЧНОЙ ГОЛОВКИ.

Расточные головки  обладают большей производительностью  по сравнению с другими расточными инструментами. Их широко применяют  в автоматизированных производствах, в том числе на станках с  ЧПУ.

Прогрессивным инструментом являются регулируемые двухлезвийные  расточные сборные головки, оснащённые сменными многогранными твёрдосплавными  пластинами.

Для растачивания отверстия выбираем инструмент фирмы  Sandvik Coromant. Оптимальным является расточная головка DuoBore.

Ползуны в расточной  головке регулируются как в радиальном, так и в осевом направлениях, что  обеспечивает универсальность, экономичность  инструмента, а также сокращения номенклатуры. Крепление ползунов осуществляется с помощью 4-х винтов, что обеспечивает надёжное закрепление их на корпусе головки. Дополнительный крепёж осуществляется внутри корпуса специальным винтом.

Расчёт  диаметра расточной головки.

Диаметр отверстия.

, где  - верхнее отклонение (по полю допуска Н9);

, где  - нижнее отклонение (по полю допуска Н9);

Расчёт  максимального диаметра расточной головки.

 , где - допуск на диаметр отверстия;

;

.

Расчёт  минимального диаметра расточной головки.

 , где - допуск на диаметр отверстия;

;

.

Рис. 3.5. Схема определения исполнительного диаметра расточной головки. 

Исполнительные диаметры выдвижения ползун-резцовых вставок расточной головки для отверстия с :

Глубина резания

, где - диаметр отверстия; - диаметр отверстия после сверления

Выбор подачи.

Выбираем подачу .

Расчёт  скорости резания.

Рассчитывается  в соответствии с формулой:

,

где - коэффициент;

- диаметр развёртывания;

, , , - показатели степени;

 - период стойкости инструмента; - глубина резания;

- подача;

- поправочный коэффициент;

,

где - коэффициент на обрабатываемый материал, где - предел прочности обрабатываемого материала;

- коэффициент, характеризующий  группу стали по обрабатываемости;

- показатель степени;

- коэффициент на инструментальный  материал;

- коэффициент, учитывающий глубину  сверления;

;

  . 

Осевая  сила резания.

При определении  силы резания каждую режущую пластину необходимо рассматривать как расточной резец. Поэтому:

,

где - коэффициент; , , - показатели степени; - глубина растачивания; - подача на одну пластину, где - число режущих пластин;

 - поправочный коэффициент.

,

где , где - предел прочности обрабатываемого материала; - показатель степени;

, , , - поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента.

.

Крутящий  момент.

Рассчитывается  в соответствии с формулой:

,

где - коэффициент; , - показатели степени;

- диаметр развёртывания; - глубина резания; – подача на одну пластину.

.

Мощность  резания.

,

где - осевая сила резания; - скорости резания. 

Выбор и обоснование  материала инструмента.

Так как инструмент прогрессивной сборной конструкции, то в качестве материала корпуса  расточной головки принимается Сталь 40Х ГОСТ 4543 с последующей термообработкой с характеристикой: 48…51 HRC.

Для обработки  Стали 40Х  в качестве материала  пластин подходит твердый сплав  Т15К6 ГОСТ 3882-74 со следующими характеристиками: ; твёрдость 90HRA

2.5. Выбор инструмента.

По каталогу принимаем расточную головку, основные размеры которого: ; ; . Обозначение по каталогу: для ползун-резцовых вставок - 391.68А-3-04706Т11В; для корпуса – С3-391.68А-3-032034В (рис. 3.6.)

      

     Рис. 3.6. Геометрические параметры расточной головки.

Точность  получаемого отверстия по 9-му квалитету.

Выбор пластины.

Выбираем пластину в соответствии с каталогом.

Обозначение пластины по каталогу: ТСМТ 110202-UF 5015.