Металлорежущие инструменты

Металлорежущие
инструменты
Введение
План
 Цели и задачи дисциплины «МРИ»
 Назначение и требования
металлорежущих инструментов
 Классификация металлорежущих
инструментов
Цель дисциплины «МРИ»
Изучение вопросов рационального
выбора и эксплуатации
металлорежущих инструментов
для различных видов обработки
металлов резанием
Задачами дисциплины являются:
 Формирование знаний об основных конструкциях
и возможностях инструментов;
 Формирование умений и практических навыков
рационального выбора вида инструмента для
обработки конкретной детали;
 Формирование умений спроектировать
специальный инструмент, определить его
рабочий профиль, назначить материал режущей
части инструмента, выбрать оптимальные
конструктивные и геометрические параметры
Назначение МРИ
От качества МРИ в значительной степени
зависит качество и точность
обрабатываемых деталей и
эффективность процесса обработки
Структура машины
Источник
энергии
Преобразователь
Исполнительный
орган
Инструмент
Что такое инструмент?
Инструмент – устройство, применяемое для
непосредственного изменения формы и
размеров обрабатываемых заготовок с
помощью срезания тонких слоѐв материала
(стружки).
Требования, предъявляемые к МРИ
1. Обеспечение эффективного резания
2. Точность формы и размеров
3. Обеспечение заданного качества
поверхности
4. Максимальный объем труда
5. Минимальная себестоимость
МРИ различают в зависимости от
выполняемой операции
Зубо
обработка
Точение
Обработка
отверстий
Строгание и
долбление
Протягивание
Фрезерование
Резьбонарезание
МРИ для точения
Резцы:
 Проходные
 Расточные
 Отрезные
МРИ для обработки отверстий
Сверла
Развертки
Зенкеры
МРИ
для глубокого сверления
МРИ для протягивания
Протяжки
Прошивки
Резьбонарезные МРИ
 Метчики
 Плашки
 Метчики-протяжки
МРИ для фрезерования
Фрезы
Цилиндрич.
Дисковые
Концевые
Торцевые
МРИ для строгания и долбления
Резцы
Строгальные
Долбѐжные
Зубообрабатывающие МРИ
Различают по методу обработки
 Метод копирования
 Метод огибания
Метод копирования
Фрезы
Пальцевые
Дисковые
Метод огибания
Червячные фрезы
Инструменты
Шеверы
Долбяки
Гребѐнки
Металлорежущие
инструменты
Резцы общего назначения
ПЛАН
 Классификация резцов общего назначения
 Конструктивные элементы резцов общего
назначения
 Способы дробления и завивания стружки
Что такое резец?
Резец – это однолезвийный МРИ,
предназначенный для обработки деталей
с поступательным или вращательным
главным движением и возможным
движением подачи во всех направлениях.
Резцы классифицируются по следующим
признакам:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
По виду обработки;
По установке относительно детали;
По характеру обработки;
По сечению стержня;
По направлению подачи;
По конструкции головки;
По способу изготовления;
По роду инструментального
материала.
1. По виду обработки
Проходные
Подрезные
Расточные
Отрезные
Фасонные
2. По установке относительно
детали
Радиальные
Тангенциальные
3. По характеру обработки
Резцы различают по радиусу при вершине
R
Черновые
R до 0,5 мм
Получистовые
Чистовые
1<R<0,5 мм
R > 1мм
4. По сечению стержня
Прямоугольные
Квадратные
Круглые
5. По направлению подачи
Правые
Левые
6. По конструкции головки
С прямой головкой
С отогнутой головкой
С изогнутой головкой
С оттянутой головкой
7. По способу изготовления
Бывают цельные и составные
Цельные
Составные
С напаянными
пластинами
С механическим
креплением пластин
С инструментальными
вставками
7. По роду инструментального
материала
 Быстрорежущие
Р18, Р6М5, Р18К5Ф2
 Твердосплавные
Т5К10, Т14К8, ВК8, ВК4
 Минералокерамические
ЦМ 330, ВОК-63
 Сверхтвердые материалы
А, АС, АР
Основные конструктивные
элементы резца:
 Стержень
 Головка
 Присоединительная часть
Стержень – это крепежная часть резца.
Размеры стержня стандартизированы.
- от 4 х 4 … 40 х 40
- от 16 х 10 … 63 х 5
- от ø 10 … ø 40
Головка резца
Главная режущая
кромка
Вспомогательная
режущая кромка
Передняя
поверхность
Вершина
резца
Вспомогательная задняя
поверхность
Главная задняя поверхность
Головка резца


1. Передний угол γ – угол
между
поверхностью стружки
и передней поверхностью
резца.
2.
Задний угол α – угол
между задней
поверхностью резца и
поверхностью детали.
Размер поперечного сечения
Вычисляется из расчета на прочность под действием
изгибающего момента.
Резец - балка с жесткой заделкой.
Испытывает напряжения
Pz
изгиба
l – вылет резца, l=(1…1,5)Н
l
Pz
Mu
Изгибающий момент,
действующий на резец:
Mu=Pz*l
Расчет резца на прочность
Mu  Pz * l - Действует на резец
Допустимый
момент
Mu  u *W
u - Допустимое напряжение на изгиб
W – момент сопротивления сечения изгибу
B3
W
( м м3 )
6
BH 2
W
( мм3 )

W  0.1d
3
Резцы из быстрорежущей стали
Форма передней поверхности зависит от
вида обрабатываемого материала
Плоская с положительным передним
углом
2. Со стружкозавивающей канавкой
1.
3.
С уступом на передней поверхности
Плоская передняя поверхность с
положительным передним углом
 Для обработки сталей
f
с
,
серый
бронза
в  чугун,
800 МПа
 С увеличенным
передним углом – для
обработки прочных и
не мягких материалов
Со стружкозавивающей
канавкой
f
R

Для обработки
материалов,
дающих сливную
стружку
(сталь в  800 МПа)
С уступом на передней поверхности
уступ
Для обработки
медных (латунь),
алюминия и
других легких Ме
и сплавов
Уступ - для
ломания стружки
Металлорежущие
инструменты
Фрезы
План
 Характеристика фрез
 Классификация фрез
 Основные конструктивные
параметры
 Геометрия острозаточенной
фрезы
Что такое фреза?
Фреза – это многолезвийный МРИ, режущие
кромки которого расположены на
поверхности вращения или торцевой
поверхности
Различают следующие типы фрез
1. По форме режущей части
2. По форме зубьев
3. По форме главной задней
поверхности
4. По способу крепления
5. По конструкции
6. По инструментальному материалу
1. По форме режущей части
 Цилиндрические
 Конические
 Торцово-
 Торцово-конические
цилиндрические
1. По форме режущей части
 Угловые
 Торцевые
 Дисковые
 Фасонные
2. По форме зубьев
Прямые
Винтовые
Направленные
3. По форме ГЗП
Острозаточенные
Затылованные
4. По способу крепления
Насадные
С отверстием под
оправку
Концевые
С коническим или
цилиндрическим
хвостовиком
5. По конструкции
 Цельные
 Сборные
6. По инструментальному
материалу
 Быстрорежущие
Р18, Р6М5, Р18К5Ф2
 Твердосплавные
Т5К10, Т14К8, ВК8, ВК4
 Минералокерамические
ЦМ 330, ВОК-63
 Сверхтвердые материалы
А, АС, АР
Основные конструктивные параметры
острозаточенной фрезы
режущая
часть
d
присоединит.
часть
D
Конструктивные параметры.
 Наружный диаметр фрезы D
Основной критерий выбора:
Обеспечение неизменной скорости резания
при использовании фрез любого диаметра
 Посадочный диаметр d
Выбирается из стандартного ряда, но не
более 60 мм.
Конструктивные параметры
 Число зубьев Z
Выбирается в зависимости от наружного диаметра.
 Шаг зубьев Р
Для понижения вибрации угловой шаг зубьев делается
неравномерным.


90
 

9

5 

90

5 

8


Геометрия острозаточенной
фрезы
Н


l
Геометрия острозаточенной
фрезы
 Задний угол α
 Для
фрез с мелким зубом α =1630 , т.к. каждый зуб срезает тонкий
слой металла. Поэтому нагрузка
невелика
 Для
фрез с крупным шагом α <12 ,
т.к. нагрузка велика, а большой α
ослабляет РКР.
Геометрия острозаточенной
фрезы
 Передний угол γ – снижение работы,
затраченной на пластическую деформацию
стружки.
Выбирается в зависимости от материала
заготовки:
Сталь, чугун – γ=10-20
 Твердые сплавы – γ= -5-15
 Быстрорежущие стали – γ=5-20

Геометрия острозаточенной
фрезы
 Угол наклона винтовых канавок ω

Обеспечивает равномерность фрезерования и
уменьшает вибрации.
Для цилиндрической фрезы ω = 30 - 60
Металлорежущие
инструменты
Протяжки
План
 Характеристика и преимущества
протяжек
 Схемы срезания припуска
 Конструкция круглой протяжки
Что такое протяжка?
Протяжка – это многозубый МРИ,
осуществляющий процесс резания при
отсутствии движения подачи.
Принцип работы протяжки
Преимущества протяжки
 Высокая производительность
обработки
 Нет движения подачи
 Точность и качество не зависят от
квалификации рабочего
 Высокая стойкость
 Возможна комбинированная
обработка
Схемы срезания припуска
 Профильная
 Генераторная (последовательная)
 Групповая
Рассмотрим профильную схему
Каждый зуб имеет профиль подобный
детали.
Рассмотрим генераторную схему
Режущие кромки зуба имеют профиль,
отличный от детали, однако в сумме –
нужный профиль.
Рассмотрим групповое резание
Припуск снимется по групповой схеме.
Режущая часть состоит из групп зубьев, причѐм зубья
одной группы выполнены без подъѐма относительно
друг друга.
1-й зуб
2-й зуб
3-й зуб
Конструктивные элементы
протяжки
1. Хвостовик
2. Шейка
3. Направляющий конус
4. Передняя направляющая
5. Рабочая часть
6. Задняя направляющая
1. Хвостовик
Служит для закрепления протяжки в
станке.
Его размеры стандартизированы.
2. Шейка
Соединительная часть.
Должна быть длинной, чтобы протяжка
прошла через отверстие.
3. Направляющий конус
Обеспечивает плавный заход
протяжки в отверстие детали.
4. Передняя направляющая
Служит для направления протяжки
по отверстию заготовки.
5. Рабочая часть
Режущая часть
Калибрующая часть
Режущая часть
5.1 Подъѐм на зуб
а = 0,02 – 0,06 мм (один. резание)
а = 0,08 – 0,2 мм (групп. резание)
5.2 Шаг зубьев S
Одновременно в работе не менее 3-х зубьев => расчѐт в
зависимости от длины детали
5.3 Высота зуба
h  1.15 dLk
t  1.5 L
k - коэффициент плотности сворачивания
стружки
Калибрующая часть
Служит для калибрования готового
отверстия и для переточки протяжки.
Число зубьев Z = 4…7 (с запасом на переточку)
Шаг зубьев Sк = 0,7…0,8 Sреж
Последний калибрующий зуб иногда выполняется
выглаживающим с радиусом
при вершине
6. Задняя направляющая
Служит для направления протяжки по
отверстию заготовки и для
предотвращения излома
калибрующих зубьев.
Геометрия протяжки


Геометрия протяжки
Передний угол

Задний угол

Выбирается небольшим
На режущей части = 2 - 3
0 - 15 т.к. большие
На калибрующей = 1
передние углы
понижают размерную
стойкость протяжки
Металлорежущие
инструменты
Инструменты для обработки
отверстий
План





Определение осевого инструмента
Классификация инструментов для обработки
отверстий
Назначение спирального сверла
Конструкция спирального сверла
Геометрия спирального сверла
Что такое осевой инструмент?
Осевыми инструментами называют
инструменты, работающие с движением
подачи, параллельным собственной оси.
S
Типовые инструменты для
обработки отверстий
 Сверло
 Зенкер
 Развертка
Что такое сверло?
Сверло - это осевой режущий
инструмент, предназначенный для
обработки отверстий в сплошном
металле.
Виды сверл
В машиностроительной промышленности
используют следующие виды сверл:
1. Спиральное сверло
2. Перовое сверло
Спиральное сверло
Применяются для сверления и
рассверливания отверстий, глубинной не
более пяти диаметров сверла.
Перовое сверло
Обладают повышенной жесткостью и
применяются для сверления гладких и
ступенчатых отверстий в поковках и
отверстий диаметром менее 1,5 мм.
Что такое зенкер?
Зенкер - это осевой режущий инструмент,
предназначенный для обработки отверстий,
полученных после сверления, отливки,
ковки, штамповки с целью повышения
точности отверстия.
Виды зенкеров
Цельные хвостовые
зенкеры
Сборные насадные
зенкеры
Конические зенковки
Цилиндрические
зенковки
Цельный хвостовой зенкер
Изготавливаются из быстрорежущей стали и
применяются для зенкерования готовых
отверстий.
Сборный насадной зенкер
С механическим креплением режущих
пластин, изготовленных из твердого
сплава.
Коническая зенковка
Изготавливается с углом при вершине 60,
75, 90, 120, применяемые для
обработки фасок в отверстиях.
Цилиндрическая зенковка
Применяется для обработки углублений
под головки винтов.
Что такое развертка?
Развертка - это осевой режущий инструмент,
предназначенный для повышения
точности формы и размеров
обрабатываемого отверстия и уменьшения
шероховатости поверхности.
Виды разверток
В машиностроительной промышленности
используют следующие виды разверток:
 Ручная цилиндрическая
развертка;
 Ручная коническая развертка;
 Машинная цилиндрическая
развертка
Ручная цилиндрическая развертка
Применяется для окончательной обработки
цилиндрических отверстий вручную.
Ручная коническая развертка
Применяется для окончательной обработки
конических отверстий вручную и на
металлорежущих станках.
Различают следующие виды ручных
конических разверток
Чистовая
Получистовая
Черновая
Машинная цилиндрическая
развертка
Применяется для окончательной
обработки цилиндрических отверстий
на металлорежущих станках.
Назначение спирального сверла
1. Окончательная обработка
отверстия
2. Обработка под зенкер или
развертку
3. Обработка под резьбу
Конструкция спирального сверла
режущая
часть
рабочая часть
присоед. часть
калибрующая
часть
хвостовик
шейка
Режущая часть – участвует в процессе
резания
2. Присоединительная – закрепления сверла
в приспособлении или шпинделе станка
1.
Конструкция спирального сверла
ГЗП
канавка
перемычка
перо
ленточка
Винт. канавка – создание
передней поверхности и
отвод стружки.
Перемычка – для внедрения
сверла в металл около оси
отверстия.
Ленточки – ВЗП, выполняются
узкими для снижения трения и
не имеют заднего угла,
направляют сверло.
Геометрия спирального сверла
2

N
о
о
N

0 -0

п
-
п

Геометрические параметры
спирального сверла
Углы, получаемые
конструктивно
Углы, получаемые
заточкой
ω, γ
2φ, α
Углы, получаемые конструктивно
1. Угол ω. В зависимости от d сверла:
 От 18
 До 30
- малые d сверла (до 10мм)
- d сверла > 10 мм
2. Передний угол γ = ω , т.к. этим углом он и
создаѐтся.
При перемещении по РКР от периферии к центру
ω уменьшается => γ тоже уменьшается . В
центре угол γ = 0
Углы, получаемые заточкой
3. Угол 2 φ – угол режущей части
45 - 90 - Мягкий и вязкий материал.
120 - 150 - Твѐрдый и хрупкий материал.
4. Главный задний угол α обеспечивается
заточкой:
 По цилиндрической ГЗП
 По конической ГЗП
α уменьшается при перемещении от
периферии к центру сверла => угол
заострения по длине РКР = const.
Геометрия спирального сверла
6. Геометрия перемычки
  0    90



Vрез
-
=> нужны большие
осевые усилия для внедрения сверла
=> Ро велика => наблюдается
«увод сверла» из-за
малого d описанного сечения.
Металлорежущие
инструменты
Инструменты для нарезания резьбы
План
 Типы резьборезных инструментов. Их
краткая характеристика
 Основные конструктивные части метчика
 Геометрия метчика
Резьборезные инструменты
Резьбонарезная
головка
Плашка
Метчик
Что такое плашка?
Плашка – это МРИ для нарезания или
калибрования наружной резьбы при
невысоких требованиях и точности
Плашки бывают
Круглые
Трубчатые
Призматические
Недостатки плашек
 Резьба нарезается до термообработки =>
после термообработки коробления и
снижается точность и шероховатость
резьбы
 Резьба, полученная плашкой, не
затылуется по профилю
 Плашку после нарезания резьбы надо
свинчивать
Резьбонарезная головка
1.
2.
3.
Лишена всех недостатков плашек, т.к.:
Профиль гребѐнок выполняют шлифованными =>
точность и качество резьбы увеличивается
Конструкция и установка гребѐнок обеспечивает
наличие положительного угла

После нарезания резьбы головку не надо
свинчивать.
Типы резьбонарезных головок
С плоскими
круглыми
плашками
плашками
С
Что такое метчик?
Метчик – это инструмент с прямыми
винтовыми канавками, образующими РКР.
Различают следующие типы
метчиков
Ручные
Машинные
Гаечные
Конические
Трубные
Основные конструктивные
части метчика
Рабочая
часть
Присоединительная
часть
Рабочая часть
Назначение: выполняет основную работу по
формированию профиля резьбы. Для
распределения работы на большее количество
зубьев.
а

Dк
dТ
Рабочая часть
Режущая
часть
Калибрующая
часть
Режущая часть метчика
 а – толщина среза
h
h – высота профиля,а  k – число зубьев на режущей
k
части
Po * l1
k
n
Ро – шаг резьбы, l1 – длина режущей части
n – число перов
P*h P
=>
a
 lg
nl1
n
Режущая часть метчика
 Диаметр переднего торца dТ
Должен быть меньше диаметра отверстия в детали
для центрирования метчика по отверстию
dT < d отв
Режущая часть метчика
 Длина режущей части l1
На практике:
l черн. = 4р
1,5р
Dk  dT
l1 
2tg
lчист. =
lп\чист. = 2,5р
Калибрующая часть метчика
Назначение:
1. Первый зуб – окончательное оформление
профиля резьбы (калибрующий)
2. Оставшаяся длина калибрующей части служит
для направления самозатягивающего метчика
Для понижения трения калибрующую часть
выполняют с обратным конусом 0,05 на 100 мм.
Геометрия метчика
А

С
В
Геометрия метчика
1.
2.
Угол γ - в зависимости от материала детали
Угол α - затылование по вершине резьбы на
заборной части
K
tg 
 K  ACtg 
AC
D
Dtg
AC 



3.
А

С
В К
По боковым поверхностям резьбу не затылуют