Практическая работа №5 "Геометрия и конструирование сверл" по учебной дисциплине ОП.06(Процессы формообразования и инструменты)
методическая разработка на тему

Министерство образования, науки и молодежи республики Крым

ГБПОУ РК «Керченский политехнический колледж»

Методические рекомендации по выполнению
практической  работы № 5 « Геометрия и конструирование сверл»

по дисциплине
ОП.06 «Процессы формообразования и инструменты»
для специальности: 15.02.01 «Монтаж и техническая
эксплуатация промышленного оборудования»

г. Керчь 2015 год

Практическая работа № 5

Тема: Геометрия и конструирование сверл

Цель: Научиться рассчитывать и конструировать сверла.

Методические рекомендации

По форме и конструкции различают сверла спиральные, с прямыми канавками, перовые, для глубокого сверления, кольцевые, центровочные, с канавками для подвода смазочно-охлаждающей жидкости, с многогранными пластинами. Сверла выполняют с цилиндрическими, коническими и четырехгранными хвостовиками. Основные размеры и углы лезвия сверл стандартизированы. Геометрические элементы рабочей части сверл (,  и 2) в зависимости от материалов заготовки, сверла, его диаметра материала сверла и конструкции можно выбирать по таблицам. Угол наклона поперечной режущей кромки  для сверл диаметром до 12 мм принимают 50۫  для сверл диаметром свыше 12 мм - 55۫ . задний угол различен в различных точках режущей кромки. У стандартных спиральных сверл в наиболее удаленной от оси сверла точке (вершина лезвия) =8…15۫ , в ближней к оси точке =20…26۫. У сверл оснащенными пластинами из твердого сплава, задний угол  соответственно равен 4 – 6۫  и 16 – 20۫ . меньшие из приведенных значений углов относятся к большим диаметрам сверл, большие значения – к малым диаметрам сверл.

Технические требования к изготовлению спиральных сверл приведены в ГОСТ 2034-80*Е.

Хвостовики сверл с коническим хвостовиком имеют конус Морзе, выполненный по ГОСТ 2034-80*Е.

Данные к вариантам

Пример выполнения

Дано: Сверло из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком для обработки сквозного отверстия под метрическую резьбу  М27 глубиной l = 50 мм в заготовке из конструкционной углеродистой стали с пределом прочности Qв= 450 МПа (45 кгс/мм2).

Решение:

        1. Определяем диаметр сверла по ГОСТ 19257-73 находим необходимый диаметр сверла для нарезания резьбы 27 мм. Диаметр сверла должен быть 23,9 мм; по ГОСТ 885-77* указанный диаметр имеется.

        2. Определяем режим резания по нормативам [18]:

        а) подачу на оборот находим по табл. 27, с. 433; S0 = 0,39…0,47 мм/об; применяем S0 = 0,4 мм/об;

        б)по табл. 28 – 30 находим коэффициенты для определения главной скорости движения резания; v = 32 м/мин.

        3. Осевая составляющая силы резания

.

        По табл. 31, с. 436 находим

;

 (585 кгс).

        4. Момент сил сопротивления резанию (крутящий момент).

.

        По табл. 31 с. 436 находим См = 0,0345; zм = 2,0; yм = 0,8;

;

        5. Определяем номер конуса Морзе хвостовика.

        Осевую составляющую силы резания Рх можно разложить на две силы: Q – действующей нормально к образующей корпуса , где  - угол конусности хвостовика, и силу R – действующую в радиальном направлении и уравновешивающую реакцию на противоположной точке поверхности конуса.

        Сила Q создает касательную составляющую T силы резания; с учетом коэффициента трения поверхности конуса о стенки втулки  

.

Момент трения между хвостовиком и втулкой

,

        Приравниваем момент трения к максимальному моменту сил сопротивления резанию, т. е. к моменту, создающемуся при работе затупившимся сверлом, который увеличивается до 3 раз по сравнению с моментом, принятым для нормальной работы сверла.

        Следовательно,

.

        Средний диаметр корпуса хвостовика

,

или

,

где МСР  64,2 Н·м (6420 кгс·мм) – момент сопротивления сил резанию; РХ = 5850 Н (585 кгс) – осевая составляющая силы резания;  = 0,096 – коэффициент трения стали по стали; уголдля большинства конусов Морзе равен 1۫30´; sin 1۫30´ 0,02618; =5´ - отклонение угла конуса;

В единицах СИ

        По ГОСТ 25557-82 выбираем ближайший больший конус, т. е. конус Морзе № 3 с лапкой, со следующими основными конструктивными размерами: D1 = 24.1 мм; d2 = 19.1 мм; l4 = 19,1 мм; l = 99 мм; конусность 1 : 19,922 = 0,05020 или угол  = 1۫26´16´´.

Остальные размеры хвостовика указывают на чертеже инструмента из табл. 62.

6. Определяем длину сверла. Общая длина сверла L; длины рабочей части lo хвостовика и шейки l2 могут быть приняты по ГОСТ 10908-75* или ГОСТ 4010-77*: L = 280 мм; lo = 170 мм; l2 = 113 мм; d1 = D1 – 1.0 = 24.1 – 1  23 мм.. при наличии у обрабатываемой заготовки выступающих частей, высокой кондукторной втулки или исходя из других конструктивных соображений длина рабочей части или шейки может быть другой. Центровое отверстие выполняется по форме В ГОСТ 14034-74.

7. Определяем геометрические и конструктивные параметры рабочей части сверла. По нормативам ([18], карта 43, с. 200, 201) находим форму заточки ДП (двойная с подточкой перемычки). Угол наклона винтовой канавки = 30۫ . Углы между режущими кромками 2 = 118۫ ; 2о = 70۫ . Задний угол = 12۫ . угол наклона поперечной кромки ψ = 55۫ . Размеры подточенной части перемычки: А =  2,5 мм; l = 5 мм. Шаг винтовой канавки

 мм;

        8. Толщину dc сердцевины сверла выбирают в зависимости от диаметра сверла:

D, мм . . . . . . .    0,25 – 1,25                 1,5 – 12,0                 13,0 – 80,0

dc ,мм . . . . . . . (0,28 – 0,20)D          (0,19 – 0,15)D          (0.14 – 0.25)D

        Принимаем толщину сердцевины у переднего конца сверла равной 0,14D. Тогда dc = 0,14D = 0.14·23.9 = 3.35 мм. Утолщение сердцевины по направлению к хвостовику 1,4 – 1,8 мм на 100 мм длины рабочей поверхности сверла. Принимаем это утолщение равным 1,5 мм.

        9. Обратная конусность сверла (уменьшение диаметра по направлению к хвостовику) на 100 мм длины рабочей части должна составлять:

D, мм  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        До 6                 Св. 6                Св. 18

Обратная конусность, мм . . .  0,03 – 0,08       0,04 – 0,10       0,05 – 0,12

        Принимаем обратную конусность 0,08 мм.

        10. ширину ленточки (вспомогательной задней поверхности лезвия) f0 и высоту затылка по спинке К выбираем по табл. 63. в соответствии с диаметром D сверла f0 = 1.6 мм; К = 0,7 мм.

        11. Ширина пера в = 0,58 D = 0,58·23,9 = 13,9 мм. Фрезерование канавки сверла определяют графическим или аналитическим способом. Воспользуемся упрощенным аналитическим методом.

        Больший радиус профиля

,

где

;

;

При отношении толщены сердцевины dc к диаметру сверла D, равном 0,14, Cr = 1;

,

где Dф – диаметр фрезы.

При . Следовательно, Rо = 0,439 X 23,9 = 11,75 мм.

        Меньший радиус профиля Rк = СкD, где Ск = 0,015ω0,75 = 0,015·300,75 = 0,191.

        Следовательно, Rк = 0,191·23,9 4,56 мм. Ширина профиля В = R0 + Rк = =11,75 + 4,56 = 16,31 мм.

        13. по найденным размерам строим профиль канавочной фрезы. Устанавливаем основные технические требования и допуски на размеры сверла(по ГОСТ 885-77*).

        Предельные отклонения диаметра сверла D = 23.9h9(-0.052) мм. Допуск на общую длину и длину рабочей части сверла равен удвоенному допуску по 14-му квалитету с симметричным расположением предельных отклонений по ГОСТ 25347–82.

Предельные отклонения размеров конуса хвостовика устанавливают по         ГОСТ 2848-75* (степень точности АТ8). Радиальное биение рабочей части сверла относительно хвостовика не должно превышать 0,15 мм. Углы 2φ = 118۫ 2۫ ; 2φ0 = 70۫ +5۫ . угол наклона винтовой канавки ω = 30-2۫ .

        Предельное отклонение подточки перемычки режущей части сверла +0,5 мм. Твердость рабочей части сверла 63 – 66 HRCэ, у лапки хвостовика сверла 32 – 46,5 HRCэ.

        14. Выполняем рабочий чертеж.