Инструмент с ЧПУ

 

Для обработки  отверстий применяются различные  лезвийные инструменты в зависимости  от служебного назначения детали и  технологического процесса её изготовления. Наиболее распространёнными инструментами  являются сверла, зенкеры, зенковки, развёртки. Выбор типа осевого инструмента  зависит от параметров отверстия: диаметра, глубины, точности и требований к  расположению геометрической оси, а  также от физико-механических свойств  обрабатываемого материала, производительности процесса обработки.

Сверла  представляют собой режущие инструменты, предназначенные для образования  отверстий в сплошном материале. В процессе сверления осуществляются два движения: вращательное – вокруг оси инструмента и поступательное – вдоль оси инструмента. Сверла также используются для рассверливания предварительно рассверленных отверстий. В промышленности распространены различные  типы сверл.

Наибольшее  распространение получили  в промышленности спиральные сверла. Они используются при сверлении отверстий диаметром  от 0,25 до 80 мм в различных материалах со скоростью 40-50 м/мин.

Основные  размеры и углы лезвия сверл стандартизованы. Геометрические элементы рабочей части  сверл (w,g и 2j) зависят от материала заготовки и сверла. Угол наклона поперечной режущей кромки  для сверл диаметром до 12 мм принимают 50^°, для сверл диаметром свыше 12 мм-55^°.Задний угол a различен в различных точках режущей кромки. У стандартных спиральных сверл в наиболее удаленной от оси сверла  точке (вершина лезвия) a=8…15^°, в ближайшей к оси точке a=2^°…26  ^°.

Технические требования к изготовлению спиральных сверл приведены в ГОСТ 2034-80.Хвостики сверл с коническим хвостиком  имеют конус Морзе, выполняемый  ГОСТ 25557-82.

2.1.2. Расчёт и конструирование спирального сверла из быстрорежущей стали с коническим хвостиком

 

1. Определяем  диаметр сверла  d =49 мм ГОСТ 885-77

2. Определяем  режим резания:

а) находим  подачу по (табл.25, стр.277 [3])

S=0, 47...0, 54 мм/об, принимаем S₀=0, 5 мм/об

б) Определяем скорость главного движения резания: коэффициенты  выбираем по (табл.28, стр. 278 [3]);

´ ;

С_υ =17,1, q=0,25, x_υ =0, y_υ =0,4, m =0,125;

 Стойкость  сверла T=60 мин. (табл. 28,стр 276 [3 ]);

Поправочный коэф.-т K_υ =K_Mυ ´K_Uυ ´K_lυ =0,73´1,0´1,0=0,73, где

K_Mυ = 0, 73 - коэф. на качество обрабатываемого материала ( [3],261-263);

K_Uυ = 1, 0 -  коэф. на инструментальный материал ([3],табл. 6);

K_{lυ =} 1, 0  - коэф. учитывающий глубину просверленного отверстия ([3],табл. 31)

_;

´м/мин; 
 

5. Частота  вращения шпинделя

 

мин^-1

Корректируем  частоту вращения шпинделя по станку n_д= 320 мин^-1

6. Действительная  скорость главного движения резания

                                      м/мин

7. Осевая составляющая силы резания. 

n=0.6 ([3],табл.9, стр. 264);

C_p=42, 7, q_p=1, 0, y_p=0, 8 ([ 3],табл. 32, стр. 281);

P_x= 9, 81´42, 7´22^{1, 0}´0, 5^{0, 8}´1,16= 396 Н

8. Момент сил сопротивления резанию(крутящий момент) ;

C_м=0, 021, q =2, 0, y=0, 8 ([3,]табл. 32, 281 c.); n_p= 0, 6 ([3]табл. 9, стр. 264);

M_ср= 9, 81´0,021´22^2,0 ´0,5^0,8 ´ 1.16= 68,8Нм.

9. Определяем номер конуса Морзе хвостовика.

    Определяем средний диаметр хвостовика

;

 

, где

μ = 0,16 – коэф. трения стали по чугуну;

θ= 1^° 30^'– половина угла конуса ;

∆θ=5^' отклонение угла конуса;

По ГОСТ 25557-82 выбираем ближайший больший  конус Морзе№2 с лапкой со следующими основными конструктивными размерами:

D=17,78, D₁=18, d₂=14, d_3max=13,5, l_3max=75, l₄=80, bh13=5.2,  a=5,

R=6, c=10, R₁=1, 6

10. Определяем длину сверла по ГОСТ 10903-77[3, табл. 42,146с.]

L=240 мм - общая длина сверла

l₁=140 мм - длина рабочей части

Центровое отверстие выполняется по форме  В ГОСТ 14034-74.

11. Определяем  геометрические и конструктивные  параметры рабочей части сверла([4],табл.43-45, 151с.).

     угол наклона винтовой канавки w =35^°;

      углы между режущими кромками 2j=127^°, 2j₀ =70^°;

          угол наклона поперечной канавки Y = 55^°;

      размеры подточенной части перемычки:

      А=3,08,  l=6  мм

      Шаг винтовой канавки :

 мм.

Толщину d_с сердцевины сверла - выбирают в зависимости от диаметра сверла: принимаем толщину сердцевины у переднего конца сверла равной 0,14 D.  Тогда d_с =0,14´22=3,35мм. Утолщение сердцевины по направлению к хвостовику 1,4-1,8 мм  на 100 мм длины. Принимаем это утолщение равным 1,5 мм.

Обратная  конусность сверла (уменьшение диаметра по направлению к хвостовику) на 100 мм длины рабочей части составляет 0,04-0,10 мм. Принимаем обратную конусность 0,1 мм.

Ширина  ленточки  (вспомогательной задней поверхности лезвия) f₀ и высота затылка по спинке k выбираем по ([4]табл.63): в соответствии с диаметром сверла f₀  =2,4 мм,  k=1,2 мм.

Ширина  пера B=0,58 D=0,58´22=12,76мм.

Геометрические  элементы профиля фрезы для фрезерования канавки сверла определяют графическим  или аналитическим методом. Воспользуемся  упрощенным аналитическим методом [2].

Большой радиус профиля

R₀ = C_R ´C_r´С_φ´D, где

при  отношении сердцевины к диаметру d_с/D =0,14, C_r =1;

где D_φ – диаметр фрезы; при D_φ =13ÖD  С_φ  =1, следовательно

R₀ = 0.6·16·1·1=8,77 мм.

Меньший радиус профиля 

R_k=C_k´D = 0,17´22=3,993  мм., где C_k =0,015w^0,75=0.17;

Ширина  профиля 

B= R₀+ R_k =9.92+3,74=12,77 мм.

По найденным  значениям строим профиль канавочной фрезы Устанавливаем основные технические  требования и допуски на размеры  сверла

(ГОСТ 885-77).

Предельные  отклонения диаметра сверла D=22h9, (_-0,043) мм. Допуск на общую длину и длину рабочей части сверла равен (± IT14/2)  по ГОСТ25347-82. Радиальное биение рабочей части сверла относительно оси хвостовика не должно превышать 0,15 мм. Предельные отклонения размеров конуса хвостовика устанавливают по ГОСТ 2848-75 (степень точности AT8). Углы 2j= 127^° ± 2^°, 2j₀=70^°+5°.Угол наклона винтовой канавки w =35°_-2° . Предельные отклонения размеров подточки режущей части сверла +0,5 мм.

Твёрдость рабочей части сверла  63-66 HRC_э ,  у лапки хвостовика 32-46,5 HRC_э.

 Выполняем  рабочий чертёж с указанием  технических требований к сверлу 

2.1.3. Режим резания при сверлении

Обработку производим на вертикально-сверлильном  станке 2Н125

1. Глубина  резания

t= D/2 = 22/2=11 мм

2. Подача

Выбираем  подачу S_o=0,47..0,54, принимаем S_o=0,5 мм. Проверяем принятую подачу по осевой составляющей силы резания, допускаемой прочностью механизма подачи станка. Для этого определяем осевую составляющую силы резания P_x= 396H;

Необходимо  выполнить условие P₀ £P_max,

P_max – максимальное значение осевой составляющей силы резания, допускаемая механизмом подачи станка. По паспортным данным станка 2Н125: P_max = 9000Н. Так как 396< 9000, то назначенная подача вполне допустима.

3. Период  стойкости сверла T=60 мин

Допустимый  износ сверла ([ 5],табл.1 9, 228 c/] h_з =0, 5мм

4. Скорость  главного движения резания, допускаемая  режущими свойствами сверла υ_и = 22,14 м/мин

5. Частота  вращения шпинделя

 мин^-1 

Корректируем  частоту вращения шпинделя по станку n_д= 320 мин^-1

6. Действительная  скорость главного движения резания

 м/мин

7. Крутящий  момент от сил сопротивления  резанию при сверлении

M_кр= 68,8Нм

8. Мощность, затрачиваемая на резание

 кВт

Проверим, достаточна ли мощность станка. Обработка  возможна, если

N_рез £N_шт, N_шт =N_д ´h= 2, 26´0, 8=2,8 кВт

9. Основное  время

´

, мин