3. Расчет и конструирование токарных резцов
Указания для расчета резцов. 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, гантельные, затыловочные, резьбовые и специальные.
Рабочая часть резцов в большинстве случаев представляет собой пластину из твердого 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 литературе [7, 12, 18] или другим справочникам по обработке металлов резанием.
Основные размеры токарных резцов общего назначения с напаянными пластинами из твердого сплава приведены в стандартах: ГОСТ 18877—73*, ГОСТ 18878—73* ГОСТ 18879-73*, ГОСТ 18880-73*, ГОСТ 18881-73* ГОСТ 18882-73*. ГОСТ 18883-73*. ГОСТ 18884-73*, ГОСТ 18885—73*. а с пластинами из быстрорежущей стали — в стандартах: ГОСТ 18870—73*. ГОСТ 18871—73*» ГОСТ 18872-73*. ГОСТ 18873-73*. ГОСТ 18874-73, ГОСТ 18875-73*. ГОСТ 18876-73*. Размеры специальных резцов приведены в соответствующих стандартах.
Технические требования к резцам, оснащенным пластинами из твердых сплавов, приведены в ГОСТ 5688—61*Е, к резцам из быстрорежущей стали — в ГОСТ 10047—62*.
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 автоматно-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 и других резцов, так как он позволяет осуществлять поворот резца и изменять углы его заточки.
Таблица 3.1 – Размеры сечений корпусов резцов, мм
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 табл. 3.1.
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 Рz — главная составляющая силы резания, Н (кгс); l — вылет резца, м (мм); и.д — допустимое напряжение при изгибе материала корпуса, МПа (кгс/мм2); для корпуса из незакаленной углеродистой стали и.д = 200 ... 300 МПа (20 ... 30 кгс/мм2), для корпуса из углеродистой стали, подвергнутого термической обработке по режиму быстрорежущей стали, и.д можно максимально увеличить в 2 раза, при прерывистом процессе снятия стружки и скоростном резании принимают и.д = 100 ... 150 МПа (10... 15 кгс/мм2).
При расчете отрезных резцов на прочность учитывают что опасным сечением отрезного резца является место перехода от рабочей части к корпусу. Для резцов с наиболее часто встречающимся соотношением размеров сечения b/H = 1/6 ширина опасного сечения (рис. 3.1)
Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца при известных размерах сечения корпуса резца: для резца прямоугольного сечения
для резца круглого сечения
Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца, определяется с учетом допустимой стрелы прогиба резца
где f — допускаемая стрела прогиба резца
при предварительном точении, f = 0,1
10-3 м (0,1 мм), при окончательном
точении f = 0,0510-3
м (0,05 мм); Е — модуль упругости материала
резца [для углеродистой стали Е = 1,91011
- 2.15 1011 Па =
1,9105 - 2,15105
МПа (19 500 - 21 500 кгс/мм2); J —момент
инерции сечения корпуса (для прямоугольного
сечения —
,
для круглого сечения 0,05d4); l
— расстояние от вершины резца до
рассматриваемого (опасного) сечения
(вылет резца), м (мм).
Необходимо, чтобы сила Рz была меньше максимально допустимых нагрузок Рzдоп и Рzжест или равна им:
Рz Рzдоп ; Рz Рzжест
Выполнение рабочего чертежа. После расчета инструмента составляют его рабочий чертеж, на котором указывают все данные, необходимые для изготовления сконструированного инструмента. Чертеж должен удовлетворять всем требованиям ЕСКД.
Рисунок 3.1 – Схема расчета поперечного сечения головки отрезного резца
Задача 3.1. Рассчитать поперечное сечение корпуса резца с пластиной из твердого сплава для черновой обработки стального вала. Диаметр заготовки D; глубина резания t; подача на оборот S0; вылет резца l (табл. 3.2).
Задача 3.2. Рассчитать опасное сечение отрезного резца с пластиной из быстрорежущей стали Р18, Р9 или Р6М5, предназначенного для отрезания вала диаметром D (табл. 3.3). Материал корпуса выбрать самостоятельно; ширину резца, подачу и геометрические элементы лезвия принять по нормативам режимов резания [7].
Задача 3.3. Рассчитать и сконструировать токарный составной проходной резец с пластиной из твердого сплава для обтачивания вала. Диаметр заготовки D; припуск (на сторону) h; вылет резца l (табл. 3.4). Режимы резания для заданных условий обработки определить по нормативам [7] или справочнику [12].
Задача 3.4. Рассчитать и сконструировать токарный составной резец с пластиной из быстрорежущей стали для подрезки уступа заготовки, имеющей больший диаметр D и меньший диаметр d, припуск (на сторону) h = 5 мм. Режимы резания определить по нормативам [7]. Основные размеры резца выполнить по ГОСТ 18871.—73* для вариантов № 1—5 и пo СТ СЭВ 195—75 для вариантов № 6—10 (табл. 3.5).
Таблица 3.2 – Данные к задаче 3.1
Таблица 3.3 – Данные к задаче 3.2
Таблица 3.4 – Данные к задаче 3.3
Таблица 3.5 – Данные к задаче 3.4
Задача 3.5. Рассчитать и сконструировать составной резец с пластиной из твердого сплава для растачивания отверстия диаметром d до диаметра D на длину l (табл. 3.6). Режимы резания для заданных условий обработки определить по данным [7, 12]. Основные размеры резца выполнить по ГОСТ 18063—72* и ГОСТ 18064—72*.
Рисунок 3.2 – Чертеж токарного составного проходного резца, оснащенного пластиной из твердого сплава
Таблица 3.6 – Данные к задаче 3.5
Продолжение таблицы 3.6
