Лабораторная работа исследование конструктивных элементов токарного резца. Расточной резец

Практическая работа №4

« Расчет токарных резцов »

Цель работы: научиться рассчитывать токарные резцы на прочность и жесткость по максимально допустимым нагрузкам; пользоваться стандартами для выбора основных размеров токарных резцов; работать с таблицами справочной литературы для выбора геометрических параметров инструмента.

Краткая теоретическая справка

По форме, конструкции и виду обработки различают токарные резцы призматические, общего назначения и фасонные. Призматические токарные резцы делят на проходные прямые (правые и левые), упорные, расточные для сквозных и глухих отверстий, подрезные (торцовые), отрезные, галтельные, затыловочные, резьбовые и специальные.

Рабочая часть резцов в большинстве случаев представляет собой пластину из твёрдого сплава, которую крепят на резцах следующими способами: напайкой непосредственно на корпус; механически; с помощью сил резания; механическим креплением вставки с напаянной пластиной.

Геометрические элементы лезвия определяют по справочникам по обработке металлов резанием. Основные размеры токарных резцов общего назначения приведены в стандартах.

Технические требования к резцам, оснащённым пластинами из твёрдых сплавов, приведены в ГОСТ 5688 – 81, к резцам из быстрорежущей стали – в ГОСТ 10047 – 82.

Преобладает прямоугольная форма сечения державки резцов, при которой врезание пластины меньше «ослабляет» корпус. Корпус с квадратной формой сечения лучше сопротивляется сложному изгибу и применяется для расточных и

револьверных резцов, а также в других случаях, когда расстояние от линии центров станка до опорной поверхности резца недостаточно велико. Корпус с круглой формой сечения применяют для расточных резьбовых, токарно-затыловочных резцов, так как он позволяет осуществлять поворот резца и изменять углы его заточки.

Размеры поперечного сечения корпуса резца выбирают в зависимости от силы резания, материала корпуса, вылета резца и других факторов. Нормализованные размеры поперечного сечения корпуса резцов выбирают по таблице 1.

Таблица 1. Размер сечений корпусов резцов, мм

Ширину b или диаметр d поперечного сечения корпуса резца можно определить по формулам:

при квадратном сечении (h = b )

при прямоугольном сечении (h ≈ 1,6b )

;

при круглом сечении

,

где P z – главная составляющая силы резания, Н; l – вылет резца, мм; σ и.д – допустимое напряжение при изгибе материала корпуса, мПа; для корпуса из незакалённой углеродистой стали σ и.д = 200 … 300 МПа, для корпуса из углеродистой стали, подвергнутой термической обработке по режиму быстрорежущей стали, σ и.д можно максимально увеличить в 2 раза, при прерывистом процессе снятия стружки и скоростном резании принимают σ и.д = 100…150 МПа.

При расчёте отрезных резцов на прочность учитывают, что опасным сечением отрезного резца является место перехода от рабочей части к корпусу.

.

Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца при известных размерах сечения корпуса резца:

для резца прямоугольного сечения

P z доп =
;

для резца круглого сечения

P z доп =
.

Максимальная нагрузка, допускаемая жёсткостью резца, определяется с учётом допустимой стрелы прогиба резца

P z жёст = ,

где f – допустимая стрела прогиба резца при предварительном точении, f = 0,1 мм, при окончательном точении f = 0,05 мм; Е – модуль упругости материала резца для углеродистой стали Е = 1,9 · 10 5  2,15 · 10 5 МПа;

J – момент инерции сечения корпуса (для прямоугольного сечения , для круглого сечения 0,05d 4 );

l – расстояние от вершины резца до рассматриваемого (опасного) сечения (вылет резца), мм.

Необходимо, чтобы сила P z была меньше максимально допустимых нагрузок P z доп и P z жёст или равна им: P z ≤ P z доп; P z ≤ P z жёст.

Задание для аудиторной работы

Рассчитать и сконструировать составной токарный проходной резец с пластиной из твёрдого сплава для чернового обтачивания вала. Диаметр заготовки D; припуск на обработку (на сторону) h, подача на оборот S 0 мм/об, вылет резца l мм.

Пример решения:

Заготовка из стали 45 с σ в = 750 МПа. Диаметр заготовки D = 80 мм, припуск на обработку (на сторону) h = 3,5 мм, подача на оборот S 0 = 0,2 мм/об, вылет резца l = 60 мм

В качестве материала для корпуса резца выбираем углеродистую сталь 50 с σ в = 650 МПа и допустимым напряжением на изгиб σ и.д = 200 МПа

Главная составляющая силы резания:

где K Pz = 1 – суммарный поправочный коэффициент.

При условии, что h ≈ 1,6b , ширина прямоугольного сечения корпуса резца:

Принимаем ближайшее большее сечение корпуса (b = 16 мм). Руководствуясь приведёнными соотношениями, получим высоту корпуса резца h = 1,6b = 1,6 · 16 = 25,6 мм. Принимаем h = 25 мм.

Проверяем прочность и жёсткость корпуса резца.

Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца:

Максимальная нагрузка, допускаемая жёсткостью резца;

где f = 0,1 · 10 -3 м (≈0,1 мм) – допускаемая стрела прогиба резца при черновом точении; Е = 2 · 10 5 МПа = 2 · 10 11 Па = 20000 кгс/мм 2 – модуль упругости материала корпуса резца; l = 60 мм – вылет резца; J – момент инерции прямоугольного сечения корпуса;

Резец обладает достаточными прочностью и жёсткостью, так как P z доп P z P z жёст (5550 4170

Основные размеры принимаем по стандарту: рабочая высота резца h=25 мм, ширина державки резца в=16 мм, высота державки h в =20 мм, длина резца L=125 мм. Выбираем материал резца: для пластины – твердый сплав Т15К6, форма

II ГОСТ 19042 – 80, для клина штифта – сталь 40Х, для винта – сталь 45, головку винта подвергнуть термообработке до HRC 30 – 35.

Технические требования по резцу выбираем по ГОСТ 20872-80.

Варианты к заданию:

Контрольные вопросы

По каким признакам подразделяются токарные резцы?

Какими способами крепится пластина из твердого сплава?

Как выбираются размеры поперечного сечения корпуса резца?

Формула для определения максимальной нагрузки, допускаемой прочностью резца.

Формула для определения максимальной нагрузки, допускаемой жесткостью резца.

Лабораторная работа

«Изучение конструкции и геометрии токарных резцов»

I . Цель и содержание работы

Изучить конструкции и геометрические параметры резцов, инструментальные материалы. Практически ознакомится с приборами и с методикой измерения основных углов.

II . Типы токарных резцов

Резцыклассифицируются (рис. 1) по виду обработки, по направлению подачи, по конструкции головки, по роду материала рабочей части, по сечению тела резца и другие.

По виду обработки различают резцы:

Проходной – для точения плоских торцовых поверхностей – 3;

Расточные – для точения сквозных и глухих отверстий – 4, 5;

Отрезные – для разрезания заготовок на части и для протачивания кольцевых канавок – 6;

Резьбовые наружные и внутренние – для нарезания резьб – 7, 8;

Галтельные – для точения закруглений – 9;

Фасонные – для обтачивания фасонных поверхностей – 10.

По направлению подачи резцы делятся на правые, работающие с подачей справа на лево, и левые, работающие с подачи слева направо.

По конструкции головки: прямые, отогнутые, оттянутые и изогнутые.

По роду материала рабочей части: из быстрорежущей стали, с пластинами из твердого сплава, с пластинами из кинералокерамики, с кристаллами из алмазов и эльбога.

По сечению тела резца различают прямоугольные, квадратные и круглые.

Такие резцы могут быть цельные (головка и тела сделаны из одного материала), с приваренной встык головки.

Рис. 1 Типы токарных резцов

1-проходной прямой, 2-проходной отогнутый, 2а-проходной упорный, 3-подрезной,

4-расточной для сквозных отверстий, 5-расточной для глухих отверстий, 6-отрезной,

7-резбовой наружный, 8-резбовой внутренний, 9-галтельный, 10-фасонный.

III . Геометрия токарных резцов

Токарный резец состоит из тела (стержень), служащего для закрепления резца в резцедержателе и головки (рабочей части), предназначенной для осуществления процесса резания. На головке резца различают (рис. 2) – переднюю 1, главную заднюю 2, вспомогательную заднюю 3, опорную 4 и боковые поверхности 5 (ГОСТ 25762–83).

Пересечения передней и главной задней поверхностей образует главную режущую кромку 6, пересечение передней и вспомогательную режущую кромку 7, место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок образует вершину резца 8.

IV . Приборы для измерения углов резца и техника измерения

Для измерения углов α и γ в главной секущей плоскости, а также угла главной режущей кромки λ в плоскости, перпендикулярной основной, может быть использован настольный угломер. Основные части угломера: плита, колонка, кронштейн, стопорный винт, сектор с лимбом, поворотный шаблон с рабочими кромками и указателем.

Например, для измерения переднего угла γ токарный резец устанавливается нижним основанием на плиту угломера, резец и сектор с лимбом разворачивают относительно друг друга так, чтобы сектор с лимбом стал перпендикулярно проекции главной режущей кромки на основную плоскость. Шаблон поворачивается до соприкосновения с передней поверхностью резца. При этом указатель покажет значения угла γ. Аналогично измеряются углы α и λ показана на рис. 3.

Угол λ может быть режущей кромкой резца.

Рис. 3 Схема измерения главного переднего угла на настольном угломере

1-плита, 2-колонка, 3-кронштейн, 4-опорный винт, 5-сектор с лимбой, 6-поворотный шаблон,

7-токарный резец.

В главной секущей плоскости рассматривается следующие углы:

а) главный задний угол α – угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания;

б) угол заострения β – угол между передней и главной задней поверхностью резца.

в) передний угол γ – угол между передней поверхностью лезвия и основной плоскостью. Угол γ может быть положительным, отрицательным и равным 0

Для измерения этих же углов используется настольный угломер, представленный на рис. 4.

Прибор состоит из основания I и стойки 2, на которой устанавливается и закрепляется в нужном положении державка 3 со шкалой 4 и указателем 5, имеющим одну измерительную площадку. Шкала 4 имеет деления от 0 до 90, в оба стороны. Схема измерения угла φ показана на рис. 4

Рис. 4 Схема настольного угломера для измерения углов в плане токарного резца

1-основание, 2-стойка, 3-державка, 4-шкала, 5-указатель, 6-резец, 7-прижимная планка,

8-стопорный винт.

Порядок выполнения работы

Вычертить схему обработки детали изучаемой резцами, с указанием обрабатываемой и обработанной поверхностей, поверхности резания, главную и вспомогательную режущие кромки, направление главного движения и движения подачи резца, (стрелками измерить углы резца, используя универсальные и настольные угломеры). Результаты измерений занести в таблицу.

Вычертить эскиз резца по варианту, в двух проекциях с необходимым количеством сечений и видов, с указанием всех элементов, поверхностей и углов, а также материала режущей части с расшифровкой.

Проходной отогнутый, марка резца Т15К6

Наиболее прочные с хорошим сопротивлением используется для обработки чугунов и их сплавов не металлических материалов. Т5К6, Т14К8, Т15К6, Т30К4 и другие менее прочны и более износа стойки, чем сплавы 1-ой группы и вязких металлов и сплавов.

ТК – титановольфрамовые сплавы, спекаемые из карбида вольфрама, карбида титана и кобальта. Сплавы группы ТК применяются для обработки конструкционных сталей. Они обладают высокими износо- и теплостойкостью, но более хрупкие, чем сплавы ВК (вольфрамовые, однокарбидные). Для изготовления режущих инструментов твёрдые сплавы поставляются в виде пластинок определённых формах и размеров. Твердые сплавы в форме пластинок соединяют с крепежной частью пайкой или с помощью специальных высоко температурных клеев. Многогранные твердо сплавные пластины закрепляют прихватами, винтами, клиньями.

При изготовлении режущих инструментов используют минеральную керамику, представляющую собой кристаллический оксид алюминия (Аl2 О3). Широкое распространение получила минеральная керамика марки ЦМ-332. Этот материал так же, как и твердые сплавы, получают спеканием. Технологический процесс изготовления минералокерамики предусматривает при спекании в керамику добавлять 0,5… 1% оксида магния (МgО), который, вступая в реакцию с оксидом алюминия, образует прочное цементирующее вещество. При прессовании керамических пластинок тех же форм и размеров, что и пластинки твердых сплавов, в исходную шихту добавляют пластификатор – 5%-ный раствор каучука в бензине.

В результате спекания минералокерамика становится поликристаллическим телом, которое состоит из мельчайших кристаллов корунда и межкристаллитной прослойки в виде аморфной стекловидной массы. Минералокерамика является дешевым и доступным инструментальным материалом, так как не содержит дефицитных и дорогих элементов, являющихся основой инструментальных сталей и твердых сплавов.

Кроме того, минералокерамика обладает высокой твердостью и исключительно высокой теплостойкостью. По теплостойкости минеральная керамика превосходит все распространенные инструментальные материалы, что позволяет минералокерамическому инструменту работать со скоростями резания, значительно превышающими скорости резания твердосплавных инструментов, и что является основным достоинством минеральной керамики. Она в меньшей степени склонна к адгезии (слипанию) с обрабатываемым материалом в отличие от других инструментальных материалов.

Вместе с указанными достоинствами минералокерамики она имеет недостатки, ограничивающие ее применение: пониженную прочность на изгиб, низкую ударную вязкость, исключительно низкую сопротивляемость циклическому изменению тепловой нагрузки. В результате этого при прерывистом резании на контактных поверхностях инструмента возникают температурные усталостные трещины, являющиеся причиной преждевременного выхода инструмента из строя.

Низкая прочность на изгиб и высокая хрупкость минеральной керамики позволяют использовать ее в инструментах при обработке мягких цветных металлов, а при обработке стали и чугуна применение минералокерамики ограничивается чистовым непрерывным точением с малыми сечениями срезаемого слоя при отсутствии толчков и ударов. Попытки повысить изгибную прочность минералокерамики введением в ее состав упрочняющих добавок: металлов (молибдена, вольфрама, титана) или сложных карбидов этих элементов – приводят к повышению прочности на изгиб минералокерамики, но одновременно снижают ее тепло- и износостойкость.

Режущий инструмент оснащается пластиками из минералокерамики определенных формы и размеров.

Пластинки минералокерамики прикрепляют к корпусу инструментов припаиванием, приклеиванием и механическим путем.

Номенклатура инструментов, изготовляемых из минералокерамики, такая же, как и номенклатура инструментов из твердых сплавов.

Виды стружек

При резании металлов образуется стружка:

1. Сливная образуется при обработки пластичных материалов, при назначении, малых глубин и больших скоростей резания, а также больших подач и передних больших углов. С внутренней стороны стружка гладкая, блестящая, сплошная лента, с внутренней стороны она имеет пилообразные зазубрины.

2. Скалывания формируется в случае обработки материалов средней твёрдости и твёрдых при больших глубинах и малых скоростях резания, больших подачах и малых передних углах резца внутренняя сторона стружки гладкая стружка, внешняя ярко выраженные зазубрины.

3. Надлом получается при обработки хрупких материалов (чугун и др.) – это отдельные частицы металлов неправильной формы.

Марка станка 1И611. Сталь 3

При скорости вращения 630 об/мин и глубине резания 5 делений (1 мм) образуется сливная стружка. При скорости вращения 450 об/мин и глубине резания 20 делений (4 мм) образуется стружка скалыванием.

Задание: Рассчитать и сконструировать токарный проходной правый резец с механическим креплением многогранной пластины из твердого сплава для обтачивания вала по наружной поверхности из стали 45, предел прочности σ в = 750 МПа. Главный угол в плане φ = 45°.Диаметр заготовки D = 30 мм, припуск на сторону h = 3 мм, вылет резца l = 40 мм.Кон­струкцию резца выбрать по ГОСТ 26611-85, технические требования по ГОСТ 26613-85. Обработку производят на токарно-винторезном станке 16К20.

1 Условия обработки

Материал режущей части – Т15К6 (ГОСТ 3882-74).

Материал корпуса – Сталь 40Х (ГОСТ 4543-71).

Выбираем четырехгранную пластину по ГОСТ 19049-80 , (рисунок 23). Основные размеры: l = 9,525 мм;d = 9,525 мм;S = 3,18 мм;r = 0,8 мм .

Рисунок 23 – Пластина четырехгранной формы

(Гост 19049-80)

Основные параметры резца: h b = 16´16 мм;l 1 = 100 мм;h 1 = 16 мм;h 2 = 24 мм;l = 9 мм;l 2 = 25 мм;f = 20 мм.

2 Геометрические параметры резца (см. таблицу Б.6)

Главный передний угол γ = 10°;

главный задний угол α = 10°;

главный угол в плане φ = 45°;

вспомогательный угол в плане φ 1 = 45°;

радиус вершины лезвия r = 0,5 мм.

3 Глубина резания

t = 3 мм (черновое точение).

S = 1,3 мм/об .

5 Скорость резания

где T = 60 мин;

280;x = 0,15;y = 0,45;m = 0,5 .

где ;

6 Частота вращения заготовки

6.1 Определение действительной частоты вращения

n д = 1000 об/мин (приложение Б).

6.2 Фактическая скорость резания

7 Сила резания

где = 300;x = 1;y = 0,75;n =0,15 .

где ;

0,87 .

8 Мощность резания

Мощность станка модели 16К20 по паспорту 10 кВт (см. приложение Б). Следовательно, выбранные режимы резания удовлетворяют паспортным данным станка.

9 Выбор формы сечения державки и определение ее размеров

Определим ширину b поперечного сечения державки:

где l = 40 мм;σ u .д = 400 МПа.

10 Расчет прочности и жесткости державки резца

Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца:

Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца:

где f = 0,1 мм; Е = 2·10 5 МПа;

Резец обладает достаточными прочностью и жесткостью в случае, когда P z ≤ P z доп; P z ≤ P z жест.

6827 > 4820,7 < 5119,97 Н – условие выполняется.

Конструкция проходного правого резца с механическим креплением твердосплавных пластин представлена на рисунке 24.

Рисунок 24 – Резец токарный проходной с механическим

Крепление четырехгранных пластин (гост 26611-85)

4.6 Расчет основных видов фрез

4.6.1 Расчет торцевой фрезы

Задание: Рассчитать торцовую насадную фрезу с механическим креплением пятигранных твёрдосплавных пластин, для обработки заготовки с шириной фрезерованияB = 150 мм и припуском на обработкуh = 2 мм.

Конструкцию фрезы рекомендуется выбрать по ГОСТ 26595-85 (рисунок 65).Обрабатываемый материал – Сталь 50, предел прочности σ в = 750 МПа. Параметр шероховатости обработанной поверхности:R a = 3,2 мкм (фрезерование чистовое). Станок вертикально-фрезерный модели 6Т13.

Определим основные параметры фрезы:

Материал корпуса – Сталь 45Х (ГОСТ 4543-71).

Материал пластин – Т15К6 (ГОСТ 3882-74).

Выбираем пятигранную пластину с отверстием по ГОСТ 19064-80 (рисунок 66).

Основные размеры: l = 11,5 мм;d = 15,875 мм;S = 4,76 мм;r = 1,6 мм;m = 17,375 мм;d 1 = 6,35 мм .

Рисунок 65 – Фреза торцевая с механическим креплением

Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

Методические указания

по курсу «Технология конструкционных материалов»

для студентов механических специальностей

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

тех­нического университета

Саратов 2010

Цель работы: изучить конструктивные элементы и гео­метрические параметры токарных резцов, а также способы их изме­рения.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Схема резания при точении

Обработка точением при изготовлении деталей машин, механизмов, приборов является самым распространенным, высокопроизводительным и универсальным методом. Схема резания при точении предусматри­вает удаление поверхностного слоя материала заготовки с глубиной резания t за счет ее установки на станке и вращения со скоростью резания V, а также благодаря поступательному движению резца 1 с подачей S (рис. 1). При этом различают обрабатываемую поверхность 2, поверхность резания 3 и обработанную поверхность 4.

DIV_ADBLOCK64">

https://pandia.ru/text/79/072/images/image003_46.jpg" width="399" height="323 src=">

Рис.3. Конструкция резцов.

Составные резцы имеют головку, изготовленную из инструментальной высоколегированной, быстрорежущей стали Р9, Р6М3, Р6М5, Р9Ф5, иногда - из инструментального твердого сплава, а державку - из конструкционной или инструментальной углеродистой либо низко­легированной стали. Головка и державка таких резцов соединяются сваркой либо пайкой так, что общая стоимость резцов, остается на невысоком уровне, а хорошая теплостойкость материала головки позво­ляет использовать их в крупносерийном производстве при скоростях резания до 100 м/мин.

Сборные резцы снабжаются режущей пластинкой 4 из быстро­режущей стали, твердого сплава, минералокерамики или режущим крис­таллом алмаза либо эльбора. Такие резцы изготавливаются из конст­рукционной или инструментальной стали, а режущая пластинка либо кристалл удерживается в специальном гнезде головки резца с помо­щью пайки, механического крепления или за счет сил резания.

Твёрдые сплавы применяют для изготовления режущих пластин путем пресования и спекания смеси порошков кобальта и карбида вольфрама (ВК2, ВКЗМ, ВК4 и др.) карбидов вольфрама и титана (T5K10, T15K6, Т30К4 и др.), а также карбидов вольфрама, титана и тантала (TT7K12, ТТ8К6 и др.). Повышенная теплостойкость ука­занных материалов обусловила их использование для резцов в мас­совом производстве деталей со скоростями резания до 1000 м/мин.

Минералокерамические материалы марок Т-48, ЦМ-332 прес­суются либо отливаются и затем спекаются в виде режущих пластинок из смеси порошков на основе корунда Al2O3 (термокорунд, микро­лит). Высокая теплостойкость минералокерамики позволяет вести чистовую обработку деталей при скоростях до 2000 м/мин., обеспе­чивая значительное возрастание производительности.

Алмазные кристаллы, природные типа А и синтетические типа АС, весом до 1 кар обладают высокой твердостью и малым коэффициентом трения. Поэтому они используются для обработки как вяз­ких, так и сверхтвердых материалов со скоростями до 3000 м/мин. Эти материалы не должны содержать железа, т. к. алмаз легко всту­пает с ним в химические взаимодействие, и процесс резания ухуд­шается.

Эльбор представляет синтезированный кубический нитрид бора
(КНБ) с очень высокой теплостойкостью. Это позволяет применять его в виде сростка кристаллов для обработки особо твердых мате­риалов, в том числе и содержащих железо, при скоростях до 160 м/мин.

По направлению подачи токарные резцы разделяются на правые и левые (рис. 4). Правые резцы применяются для подачи справа налево, левые резцы – для подачи слева направо. Чтобы определить тип резца, следует сверху положить ладонь правой руки, обратив вытянутые пальцы к его вершине. У правого резца главная режущая кромка окажется расположенной со стороны большого пальца, у левого резца – с другой стороны ладони.

Выполнение работ" href="/text/category/vipolnenie_rabot/" rel="bookmark">выполняемой работы токарные резцы делятся на проходные, подрезные, прорезные, отрезные, резьбовые, расточные и Фасонные.

Проходные прямые резцы служат для точения загото­вок с продольной подачей при изготовлении гладких и ступенчатых валов (рис. 5, а). Упорные проходные резцы применяются для про­дольного точения ступенчатых валов с обработкой в конце прохода торцевой поверхности (рис. 6, б). Широкие (лопаточные) резцы используются для получения особо чистой поверхности (рис. 6, в). Такие резцы применяются и для обработки конусных поверхностей. Отогнутые проходные резцы позволяют без их перестановки произво­дить точение с продольной подачей, а также подрезку торца с по­перечной подачей (рис. 6, г).

https://pandia.ru/text/79/072/images/image006_27.jpg" align="left" width="233" height="276">Подрезные резцы предназначены для обработки торцовых поверхностей с поперечной подачей и имеют отогнутую головку (рис. 7).

Рис. 7. Подрезные резцы

Угол расположения главной ре­жущей кромки позволяет наиболее близко подвести резец к поддерживающему заднему центру станка, угол вспомогательной режущей кромки уменьшает ее трение по обработанной торцо­вой поверхности. Прорезные и от­резные резцы используются в заготовке кольцевых канавок (рис. 8, а) или разрезки заго­товки на части (рис. 8, б). Го­ловка таких резцов делается оттянутой, режущая кромка обычно имеет ширину от 2 до 8 мм с закругленными или заточен­ными на фаску вершинами для повышения прочности кромки.

https://pandia.ru/text/79/072/images/image008_21.jpg" align="left" width="172" height="180">Резьбовые резцы служат для нарезания наружной или внутренней резьбы (рис. 9). Форма линии их режущих кромок соответствует профилю нарезаемой резьбы, причем при нарезании треугольных резьб угол между кромками при вершине резца делается на https://pandia.ru/text/79/072/images/image010_36.gif" width="44" height="21 src="> меньше угла профиля резьбы, т. к. в процессе резания происходит некоторой "разбивание" профиля.

Рис. 9. Резьбовой резец

Расточные резцы применяются для обработки по­верхности сквозных (рис. 10, а) или глухих (рис. 10, б) отверс­тий. Они делаются отогнутыми, причем у резцов для расточки глухих отверстий имеется угол расположения главной режущей кромки, позволяющий подвести ее наиболее близко к дну от­верстия и произвести его под­резку. Передняя часть державки расточных резцов, входящая в отверстие, имеет круглое сечение, остальная часть державки - квадратное.

https://pandia.ru/text/79/072/images/image012_10.jpg" width="481" height="473 src=">

Рис. 11. Фасонные резцы.

Геометрия резцов.

Геометрические параметры резца включают его габаритные размеры, а также углы, под которыми расположены поверхности и ре­жущие кромки головки относительно друг друга или относительно координатных плоскостей.

Координатные плоскости введены как поверхности начала отсчета для измерения геометрических параметров резца. К ним относятся основная плоскость 7 и плоскость резания 5 (рис. 1.).

Основная плоскость принята расположенной параллельно направлениям продольной и поперечной подачи, и для резца с прямоугольным сечением державки основной плоскостью считается его нижняя опорная поверхность. Плоскость резания является касательной к поверхности резания 3 и проходит через главную режущую кромку резца.

Габаритные размеры представляют общую длину L, резца, длину l и высоту h его головки, а также ширину и высоту Н его державки (рис. 2).

Угли резца измеряются в глазной NN и вспомогательной N1N1 секущих плоскостях (рис. 12). Главная секущая плоскость проводится перпендикулярно проекции главной режущей кромки на основную плоскость через заданную точку этой проекции. Вспомогательная секущая секущая плоскость располагается перпендикулярно проек­ции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость, проходя через определенную точку этой проекции.

https://pandia.ru/text/79/072/images/image014_7.jpg" width="572" height="148 src=">

Рис. 13. Угол наклона главной режущей кромки.

Прочность вершины и стойкость резца повышаются, хотя силы реза­ния и вибрация возрастают. Поэтому положительные углы λ применя­ется для черновой обработки заготовок, обладающих высокой жестко­стью. Отрицательные значения угла λ до 15º обусловливают направление стружки к обрабатываемой поверхности, а такие снижают вибрацию, вследствие чего такие углы рекомендуются для чистовой обработки либо при недостаточной жесткости заготовки.

ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

Определение конструктивных элементов резцов.

В качестве изучаемых образцов используются проходной, подрезной и прорезной резцы (по указанию преподавателя).

Визуальным осмотром головки и державки определяются способ изготовления резце, расположения главной режущей кромки и направ­ление подачи, форма и расположение головки, а также класс резца по его технологическому назначению.

Общая длина резца L, длина l и высота h его головки, а также ширина В и высота Н державки измеряются штангенциркулем с погрешностью 0,1 мм либо металлической линейкой с погрешностью 0,5 мм (рис.2).

Измерение геометрических параметров резцов. Главные и вспомогательные углы в секущих плоскостях, а также угол наклона главной режущей кромки измеряются при помощи настольного угломера МИЗ с погрешностью 0,5° (рис. 14).

https://pandia.ru/text/79/072/images/image016_3.jpg" width="529" height="345 src=">

Рис. 15. Схема измерений с помощью универсального угломера.

Универсальный угломер состоит из полукруглого диска 4 с дуговой шкалой и неподвижной измерительной линейкой 3. В центре диска на оси закреплена поворотная измерительная линейка 1, имеющая указатель в виде конуса 6 и стопорный винт 5. При измере­нии названных углов невозможно использовать для отсчета направ­ление подачи, вместо которого используется боковая поверхность резца 2, расположенная под углом 90° к направлению продольной подачи. Поэтому нулевое положение нониуса на шкале угломера соответствует углу 90° между его измерительными линейками.

Для измерения главного угла в плане φ необходимо ослабить стопорный винт и приложить неподвижную линейку угломера к боко­вой поверхности резца со стороны главной режущей кромки. Затем надо повернуть подвижную линейку до ее полного прилегания к главной режущей кромке, закрепить в таком положении стопорным винтом и с помощью нониуса по шкале определить величину угла φ.

Чтобы измерить вспомогательный угол в плане φ1 , следует приложить неподвижную линейку угломера к боковой поверхности резца со стороны вспомогательной режущей кромки и затем, как было указано выше, определить величину угла φ1.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Инструмент и принадлежности

1. Резцы проходной, подрезной, прорезной.

2. Штангенциркуль с погрешностью измерения 0,1 мм.

3. Металлическая линейка с погрешностью измерения 0,5 мм

4. Угломер МИЗ с погрешностью измерения 0,5°.

5. Угломер универсальный с погрешностью измерения 5.

Задание 1. Определение конструктивных параметров резцов.

1. Подготовить к изучению проходной, подрезной, прорезной резцы (по указанию преподавателя).

2. Изучить и определить типовые признаки и конструктивные параметры резцов: способ изготовления и материал режущей части
головки, направления подачи, форму и расположение головки, вид
обрабатываемой поверхности, технологический класс резца.

3. Записать в протокол полученные характеристики конструктивных параметров резцов.

Задание 2. Измерение геометрических параметров резца.

1. Измерить габаритные размеры L, В,H резцов, а также размеры
t и h головки.

2. Измерить главные углы γ и α , вычислить значение углов β и δ по формуле (1).

3. Измерить вспомогательные углы γ1 и α1, вычислить значение
вспомогательного угла β1 .

4. Измерить угол наклона главной режущей кромки λ .

5. Измерить углы в плане φ и φ1, вычислить значение угла
при вершине ε по формуле (2).

6. Измерение каждого геометрического параметра произвести
отдельно на трех различных участках резца, обработать результаты измерений и записать в карту измерений их окончательные значения.

Таблица 1.

Протокол определения конструктивных параметров резцов.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА.

Результаты измерений отличаются от истинных значений из-за погрешностей, связанных с ограниченной точностью средств измерений. Наиболее близким к истинному значению является среднее арифметическое значение X совокупности результатов отдельных измерений:

0 " style="border-collapse:collapse;border:none">

Контролируемый параметр

Обозначение

Предельные значения

Измеренные значения

Проходной резец

Подрезной резец

прорезной резец

Письменный отчёт о работе должен содержать следующие пункты:

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Основные понятия о конструкции, классификации и геомет-
рии реэцов.

4. Схема углов резца.

5. Протокол определения конструктивных параметров резцов.

6. Карта измерений геометрических параметров резцов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Какие параметры характеризуют конструкцию резца?

2. На какие классы разделяют резцы по их технологическому
назначению?

3. Что откосится к геометрическим параметрам резца?

4. Какие параметры резца оказывают наибольшее влияние на
качество обработки изделий, а также на его стойкость?

ЛИТЕРАТУРА

1. Дальский A. M. Технология конструкцион­ных материалов. / , и др. − М.: Машиностроение, 2008 − 560 с.

2. Фетисов и технология металлов / , и др. − М.: Высшая школа, 2008. – 876 с.

КОНСТРУКЦИЯ И ГЕОМЕТРИЯ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ

Методические указания

к выполнению лабораторной работы

Составили: АРТЕМЕНКО Александр Александрович

БАСКОВ Лев Васильевич

КОНОПЛЯНКИН Сергей Владимирович

Рецензент

Редактор

Подписано в печать Формат 60x84 1/16

Бум. тип. Усл.-печ. л. 1,16 (1,25) Уч.-изд. л. 1,1

Тираж 100 экз. Заказ Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

Копипринтер СГТУ, 410054 7

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее руководство предназначено для лабораторных занятий студентов, обучающихся по специальности «Технология машиностроения» по курсу «Резание металлов».

Лабораторные работы должны способствовать закреплению теоретических знаний, полученных во время изучения курса, и развитию у студентов навыков самостоятельной работы.

Выполнение лабораторных работ позволит студентам изучить оборудование, инструменты, измерительные приборы. Составление отчетов по лабораторным работам научит студентов обобщать опытные данные, проводить графоаналитическую обработку и анализировать результаты.

Все работы составлены по единому плану: цель, краткие теоретические сведения, порядок выполнения работы, указания по составлению отчета и контрольные вопросы. По каждой работе студент сдает зачет, руководствуясь приведенными контрольными вопросами.

Сборник составлен Буровой Н.М. и Логуновой Э.Р. и является дополненным и переработанным изданием сборника лабораторных работ по курсу «Технология конструкционных материалов» Буровой Н.М. 1985г.

^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ РЕЗЦОВ

Цель работы : Практическое ознакомление с основными типами резцов, конструкцией и геометрией режущих элементов, средствами и техникой измерения отдельных конструктивных и геометрических параметров.

^ Изучение основных типов резцов

Резцы классифицируют по следующим признакам:

1. 
   По виду оборудования: токарные, строгальные, долбежные (рисунок 1).
2. 
   По выполняемым переходам: проходные, подрезные, упорно-подрезные, отрезные, резьбовые, расточные, фасочные, фасонные (см. рисунок 1).
3. 
   По способу изготовления: цельные, с приваренной головкой, с приваренной или припаянной пластинкой, с механическим креплением режущей пластинки (рисунок 2, а).
4. 
   По форме рабочей части: прямые, отогнутые, изогнутые, оттянутые (рисунок 2, б).

1. 
   По направлению подачи: правые и левые (рисунок 3).

^ Конструктивные и геометрические параметры

резцов

Резец (рисунок 4) состоит из рабочей части 1 и крепежной части (стержня или тела резца) 2.

Рабочая часть резца образуется специальной заточкой и ограничена тремя поверхностями (см. рисунок 4):

передней 3, по которой в процессе резания сходит стружка;

главной задней 4, обращенной к поверхности резания и

вспомогательной задней 5, обращенной к обработанной поверхности детали. Режущие кромки, производящие реза­ние, получаются в результате пересечения трех плоскостей. Глав­ная режущая кромка 8 образуется пересечением передней и главной задней поверхностей, а вспомогательная режущая кромка 7 – пере­сечением передней и вспомогательной задней поверхностей. Место пересечения главной и вспомогательной режущих кромок называется вершиной резца 6.

Рисунок 3. Правые и левые резцы

Рисунок 4. Элементы резца

Углы резца

Исходной базой для измерения углов являются:

основная плос­кость – плоскость, параллельная направлениям продольной и попе­речной подач,

плоскость резания – плоскость, касательная к по­верхности резания и проходящая через главную режущую кромку (рисунок 5, а), а так же

главная секущая плоскость – плоскость перпендикулярная проекции главной режущей плоскости на основную плоскость.

^ Главные углы

Главные углы резца измеряются в главной секущей плоскости N – N , проведенной перпендикулярно к проекции главной режущей кромки на основную плоскость (рисунок 5, б).

^ Главный передний угол γ

Главный задний угол α – угол между задней поверхностью лез­вия к плоскостью резания.

Угол резания δ – угол между передней поверхностью лезвия и плоскостью резания.

Угол заострения β – угол между передней и задней поверхнос­тями лезвия.

Между углами существуют следующие зависимости:

При отрицательных значениях угла γ угол резания δ > 90°.

^ Вспомогательные углы

Вспомогательные углы резца измеряются во вспомогательной плоскости N 1 – N 1 проведенной перпендикулярно вспомогательной режущей кромке на основную плоскость (см. рисунок 5, б).

^ Вспомогательный угол γ 1 – угол между передней поверхностью лезвия и плоскостью, параллельной основной.

Вспомогательный угол α 1 – угол между вспомогательной задней поверхностью лезвия и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости.

Рисунок 5. Геометрия резца: а) схема обработки детали; б) углы резца.

^ Углы в плане

Углы в плане измеряются в основной плоскости.

Главный угол в плане φ (см. рисунок 5, б) образован проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

^ Вспомогательный угол в плане φ 1 образован проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Угол при вершине резца ε образован проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

Сумма этих углов в плане равна 180°.

^ Угол наклона главной режущей кромки

Угол наклона главной режущей кромки λ (см. рисунок 5 вид А) измеряется в плоскости резания. Это угол между режущей кромкой и горизонталью, проведенной через вершину резца.

Угол λ считается отрицательным, когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки; равным нулю – при главной режущей кромке, параллельной основной плоскости, и положительным, ког­да вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки.

^ Изучение методов контроля геометрических параметров резцов

Сечение тела резца B x Н (см. рисунок 4) измеряется штангенцир­кулем, а геометрические параметры – универсальным и настольным угломерами.

Универсальными угломерами измеряются углы в плане: главный φ и вспомогательный φ 1 . На рисунке 6 показано измерение угла универ­сальным угломером.

Универсальный настольный угломер (рисунок 7) применяется для из­мерения углов резца – переднего γ, заднего главного α и вспомогательного α 1 , главного в плане φ и вспомогательного в плане φ 1 и наклона главной режущей кромки λ.

Угломер состоит из основания 1 и стойки 2, по которой перемещается устройство, состоящее из блока 3, трех шкал с измерительными линейками 4. Это устройство перемещается на стойке по шпоночному пазу, поворачивается вокруг стойки и закрепляется в любом положении по высоте фиксатором 6. Измерительные ножи шкал имеют винты, позволяющие фиксировать требуемое их положение по отношению к измеряемой поверхности. Основание угломера снабжено линейкой 5, служащей для правильной установки резца при измере­нии углов φ и φ 1 .

Рисунок 6. Измерение главного угла в плане φ универсальным угломером.

Для измерения переднего угла γ используется измерительная линейка 4 (рисунок 7, б).

Линейка настраивается "на глаз" перпендикулярно главной ре­жущей кромке до соприкосновения с передней поверхностью резца. При этом указатель измерительной линейки, отклоняясь влево от нуля, показывает положительное значение угла γ. При отрицательном значении γ отсчет угла производится вправо от нуля. Измерение заднего угла α производится аналогично переднему. В этом случае измерительная линейка доводится до полного контакта с главной задней поверхностью. Отсчет значения угла α производится вправо от нуля.

Для измерения главного и вспомогательного углов в плане φ и φ 1 используется измерительная линейка 4 (рисунок 7, б). Резец устанавливается на основании 1 до соприкосновения с направляющей линейкой 5, а шкальное устройство поворачивается на стойке 2 в требуемое положение до соприкосновения измерительной линейки в пер­вом случае с главной, во втором – со вспомогательной режущей кромкой. Отсчет значения угла φ производится влево от нуля, а φ 1 – вправо от нуля.

Для измерения угла наклона главной режущей кромки применяет­ся измерительная линейка 4 (рисунок 7, а). Шкала поворачивается на стойке 2 в требуемое положение до соприкосновения с вершиной резца. При этом положение главной режущей кромки устанавливается параллельно измерительной плоскости линейки. При повороте изме­рительной линейки до соприкосновения с главной режущей кромкой указатель фиксирует значение угла наклона λ. При отсчете угла λ вправо от нуля получают его отрицательные значения, а влево от нуля – положительные.

Рисунок 7. Универсальный настольный угломер для углов призматических резцов: а) измерение угла λ; б) измерение углов γ и α; в) измерение углов φ и φ 1 .

^ Указания по выполнение работы

1 Ознакомиться с основными типами резцов, их конструктивными и геометрическими параметрами.

2 Выполнить эскизы заданного резца со всеми необходимыми сечениями.

3 Ознакомится со способами измерения геометрических параметров резца и провести эти измерения у заданного измерения.

4 Вычертить схему обработки для заданного резца.

Все данные занести в отчет.

^ Форма отчета

Данные резца

Результаты измерений углов резца, град.

Эскиз заданного резца с указанием положения секущих плоскостей, конфигураций сечений в этих плоскостях и геометрических параметров.

Схема обработки заданным резцом с указанием векторов скорости υ и подачи S.

Контрольные вопросы:

1. 
   Классификация резцов.
2. 
   Элементы резцов.
3. 
   Углы резца в статике: главные, вспомогательные, в плане, наклона главной режущей кромки.
4. 
   Методы контроля геометрических параметров.
5. 
   Схемы обработки различными токарными резцами.

^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ

Цель работы : ознакомление с устройством и работой динамометра ДК – 1 и установление влияния режимов резания на величину составляющих сил резания при продольном точении.

^ Силы резания при точении

При точении на резец действует сила резания Р, представляющая собой равнодействующую сил, действующих на режущий инструмент, направление действия силы Р зависит от конкрет­ных условий работы.

Для удобства рассмотрения действия этой силы и использования в расчетах ее принято раскладывать на три составляющие (рисунок 1).

Рисунок 1. Силы резания при точении.

Сила Р Z – главная составляющая силы резания (касательная составляющая силы резания), совпадающая по направленно со скоростью главного движения резания в вершине лезвия.

Сила Р Y – радиальная составляющая силы резания, направленная по радиусу главного вращательного движения резания в вершине резания.

Сила P X – осевая составляющая силы резания, параллельная оси главного вращательного движения резания.

Величины перечисленных составляющих силы резания необходимо знать при определении мощности электродвигателя станка, расчете и проверке механизмов коробки скоростей и коробки подач, расчете режущего инструмента, при определении жесткости узлов станка и приспособлений, анализе условий вибрации.

В некоторых случаях при назначении режимов резания проверяют прочность и жесткость детали.

Величины составляющих силы резания, в зависимости от глубины резания t (в мм) и подачи S (мм/об), можно определить по эмпирическим формулам:

, Н

, Н (1)

где C P – коэффициенты, зависящие от физико-механических свойств материала заготовки и условий обработки;

X P и Y P – показатели степеней;

K P – поправочные коэффициенты, зависящие от конкретных условий обработки.

Так как методика исследования всех трех зависимостей (1) одна и та же, то целесообразно ограничиться изучением влияния эле­ментов режимов резания на величину только главной составляющей сил резания Р Z , а остальные составляющие вычислить по ориен­тировочным соотношениям:

(2)

Эти соотношения получены при обработке стали 45 без охлаждения для резцов с передним углом γ = 15°, главным углом в плане φ = 45°, углом наклона главной режущей кромки λ = 0.

Равнодействующая сил резания Р определяется как диагональ параллелепипеда, построенного на составляющих силах:

(3)

В данной работе измерение Р Z производится динамометром ДК – 1 (рисунок 2).

^ Работа динамометра

Динамометр ДК – 1 (см. рисунок 2) устанавливается на верхних салазках суппорта токарного станка вместо резцедержателя и закрепляется болтом, пропущенным через отверстие А.

Резец закрепляется в державке 2, которая соединена с корпусом 1 динамометра при помощи двух упругих (торсионных) брусков квадратного сечения 3. Под действием силы Р Z резец слегка отжимается вниз, скручивая торсионные бруски. При этом конец длинной планки 4, приваренной к державке 2, поднимается, нажимая стержнем 5 на ножку индикатора 6.

Перемещение ножки индикатора пропорционально деформации торсионных брусков 3 и, следовательно, касательной составляющей сил резания Р Z . Цена деления индикатора определяется предварительным тарированием.

Для устранения влияния неизбежных колебаний планки 4 на ножку индикатора предусмотрено простое демпфирующее устройство, включающее в себя насаженный на стержень 5 поршень 7 с двумя малыми отверстиями. Поршень помещен в цилиндре, заполненном вязким маслом.

Рисунок 2. Динамометр ДК – 1:

1 – корпус динамометра; 2 – державка; 3 – торсионный брусок; 4 – планка; 5 – стержень; 6 – индикатор; 7 – поршень.