Задача1.Построениепараметрической модели фасонного резца в модуле АРМ GRAPH
1. Типрезца – призматический фасонный резец (вар. № 10 [4 ]).
2.Чертеж детали .
3.Материал обрабатываемой детали – Сталь 40ХС (σв = 1200 МПа).
4. Особыеусловия обработки – наличие канавки под последующую отрезку
/>
Рис.1.Эскиз детали
Задача2. Построение твердотельной модели вмодулеАРМ STUDIO
Исходныеданные представлены в задаче 1. Построение модели базируется на результатах,полученных при решении задачи 1.
Задача3. Конструирование резца в модуле АРМGRAPH
Исходныеданные представлены в задаче 1. Построение модели базируется на результатах,полученных при решении задачи 1.
Датавыдачи, подпись
Преподаватель._____
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ИМЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Задача1
1) Позаданной детали конструируется фасонные резец и выполняется коррекционныйрасчет глубины профиля.
2)Производится анализ входных данных, необходимых для построения модели. Данныеделятся на исходные (независимые) и производные (зависят от исходных).
3) Входныеданные, в виде переменных, вводятся в диалоговом окне Переменные (рис.),причем для исходных данных задается только значение, а для производныхтакже и выражение, являющееся функцией исходных и уже объявленных производныхданных. Так, размеры передней поверхности определяются с помощью выражения.Действует единое правило: переменная, которая используется в последующихвыраже-ниях, должна быть объявлена заранее.
4) Графическизадается последовательность команд, ведущая к построению нужной модели.
5) Всписке параметрических команд указываются, если нужно, параметры длякоманд. При этом, в расчетных выражениях используются переменные, заданные в п.3,или вспомогательные переменные, созданные в процессе построения модели.
6) Анализируетсясоответствие сформированной таким образом модели с требуемой, и, принеобходимости, исправляются параметры команд или меняется способ построениявсей модели или ее части.
7) Анализируетсяправильность построенной модели при различных значениях исходных данных.
Задача2
1.Начальным этапом решения 2-й задачи является построение эскиза резца(рабочая плоскость в трехмерном пространстве, в котором строятся плоскиекривые).
2. Дляполучения твердотельной модели фасонного резца используются графическиеоперации – выталкивания, вращения и кручения.
Задача3
1.Полученную параметрическую модель (задача 1) вставляют как блок в поле чертежаАРМ GRAPH. Для этогоследует воспользоваться командой БЛОК/ВСТАВИТЬ БЛОК.
2. Вчертеж можно вставить параметрический объект из базы данных. Передвставкой в списке переменных можно изменить значение основных параметров.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Дарманчев С.К. Фасонныерезцы.– М.: Машиностроение,1968. -166 с.
2.Семенченко И.И., МатюшинВ.М., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов.- М.: Изд-во машиностроительнойлитературы, 1962. – 952 с.
3.Фрайфельд И.А. Расчеты иконструкции специального металлорежущего инструмента.- М.-Л.: Машгиз, 1957.-196 с.
4.Методические указания икомплект контрольных заданий к курсовому проекту «Проектирование металлорежущегоинструмента»/ В.Н. Кисилев и др. – Ворошиловград: ВМСИ, 1987. – 48 с.
5. Методические указания «Автоматизированноепроектирование фасонных резцов с помощью ЭВМ СМ-2М»/ Кисилев В.Н., АндросовП.М… – Луганск: ЛМСИ, 1991. – 20 с.
6.Шелофаст В.В. Основыпроектирования машин.- М.: Изд-во АПМ, 2005.– 472 с.
7.Шелофаст В.В., Чугунова Т.Б.Основы проектирования машин. Примеры решения задач. – М.: Изд-во АПМ, 2004.-240 с.
Метод исследованияи вычислительные средства:применен метод построения параметрических моделей на базе параметрическогогеометрического ядра Parasolid; использованы компьютерные технологииавтоматизированного проектирования призматических и круглых фасонных резцов.При решений проектных задач использованы различные модули: APM Saft, APM Bear, APMJoint, APM Trans и инструментарий баз данных АРМ WinMachine.
Рекомендации повнедрению результатов:полученныерезультаты могут быть использованы на стадии эскизного проекта для проведениямноговариантного проектирования и выбора оптимальной конструкции резца.
Эффективность применения предлагаемогоинструментария позволяет кардинально сократить время проектирования резца иповысить технический уровень принимаемых проектных решений.
Область применения предлагаемый инструментарийпараметрического моделирования может быть использован в рамках курсов «Детали машин»,«Проектирование металлорежущих станков» и «Конструирование, расчет и САПРстанков» .
Содержание
Введение
1 Проектирование фасонного резца
1.1 Исходные данные и алгоритм расчета:
1.2 Определение геометрических параметров режущей части иосновных конструктивных размеров фасонных резцов резца.
1.3 Проектирование шаблона и контршаблона
2 Построение параметрической модели призматического фасонногорезца
2.1Исходные данные:
2.2 Вводисходных данных для создания параметрической модели
2.3Построение параметрической модели.
2.4 Сохранение параметрической модели
Литература
Введение
В современноммашиностроении уприсутствует большая номенклатура изделий с фасоннымиповерхностями. Эти поверхности могут быть обработаны на токарных станках с ЧПУ дляэтого задается программа, для получения фасонного профиля) или специальнымфасонным резцом, который
представляет собойинструмент, работающий по методу копирования. Профиль режущей кромки резцасоответствует профилю поверхности детали.
Фасонныерезцы обеспечивают идентичность формы и необходимую точность деталей, высокуюпроизводительность обработки и обладают большой долговечностью благодарязначительному количеству допустимых переточек. Они применяются в мелкосерийном,серийном и массовом производствах для обработки наружных и внутреннихповерхностей на токарных автоматах, полуавтоматах и револьверных станках.
Наибольшеераспространение получили радиальные круглые и призматические резцы.
Обработка фасонныхповерхностей фасонным резцом.
Резцы, режущая кромкакоторых совпадает с криволинейным или ступенчатым профилем обрабатываемойповерхности, называются фасонными.
Достоинстворассматриваемых резцов — простота, а поэтому сравнительно низкая стоимость их изготовления.Существенный недостаток таких резцов заключается в том, что после нескольких, аиногда двух-трех переточек по передней поверхности (а для сохранения профиля ихможно перетачивать только по передней поверхности) пластинка стачивается,высота по центру при установке уменьшается и резец становится негодным длядальнейшей работы. Поэтому стержневые фасонные резцы применяют преимущественнов тех случаях, когда работа не имеет массового характера и профиль резцов прост(например, для обработка галтелей).
Для получения правильногопрофиля обрабатываемой детали фасонный резец необходимо устанавливать так,чтобы его режущая кромка была точно на высоте центров станка. Положениефасонного резца, если на него смотреть сверху, следует проверять посредством маленькогоугольника. Если одну кромку такого угольника приложить к цилиндрическойповерхности детали (вдоль ее оси), а другую подвести к боковой, поверхностиобыкновенного или призматического резца, или к торцовой поверхности дисковогорезца, то между угольником и резцом не должно быть неравномерного просвета.
При закреплении фасонныхрезцов необходимо особенно тщательно выполнять общие правила закреплениярезцов.
Подача фасонного резца вбольшинстве случаев осуществляется вручную. Она должна быть равномерной и непревышать 0,05 мм/об при ширине резца 10—20 мм и 0,03 мм/об при ширине свыше 20 мм. Подача должна быть тем меньше, чем меньше диаметр обрабатываемой детали. При обработке участкадетали, расположенного близко к патрону (или к задней бабке), подачу можнобрать больше, чем при обработке участка, расположенного сравнительно далеко отпатрона (или от задней бабки).
При обработке фасонныхповерхностей стальных деталей следует применять охлаждение маслом. Поверхностьдетали получается при этом гладкой и даже блестящей. Фасонные поверхностичугунных, бронзовых и латунных деталей обрабатываются без охлаждения.
Правильность фасоннойповерхности проверяется шаблоном. Между обработанной поверхностью и шаблоном недолжно быть просвета.
Если обрабатываемаяповерхность детали имеет большие перепады диаметров разных участков, то приработе фасонным резцом приходится снимать много металла. Во избежание быстрогоизноса резца предварительную обработку такой поверхности надо производить обдирочнымрезцом, профиль которого подобен профилю окончательного фасонного резца, нозначительно проще его.
Обработка фасонныхповерхностей при одновременном действии продольной и поперечной подач резца.Обработка фасонных поверхностей при одновременном действии продольной ипоперечной ручных подач резца производится при небольшом количествеобрабатываемых деталей или при сравнительно больших размерах фасонныхповерхностей. В первом случае изготовление даже обыкновенного фасонного резцанецелесообразно, во втором — потребовался бы очень широкий резец, работакоторым неизбежно вызвала бы вибрации детали.
Снятие припускапроизводится остроносым чистовым или проходным резцом. Для этого перемещают(вручную) продольные салазки влево и одновременно поперечные салазки суппортавперед и назад. При обработке сравнительно небольших фасонных поверхностейпродольную подачу осуществляют используя верхние салазки суппорта,установленного так, чтобы направляющие их были параллельны центровой линиистанка; для поперечной подачи применяют поперечные салазки суппорта. В том идругом случаях вершина резца будет перемещаться по кривой. После несколькихпроходов резца и при правильном соотношении величин подач (продольной ипоперечной) обрабатываемая поверхность получит требуемую форму. Для выполненияэтой работы нужен большой навык. Опытные токари, обрабатывая фасонныеповерхности рассматриваемым способом, пользуются автоматической продольнойподачей, перемещая одновременно с этим поперечный суппорт вручную.
Но наряду с удобством работыпри помощи фасонного инструмента, трудоемкость расчета глубины его профиляведет к необходимости создания эталона (в данном случае параметрическоймодели), для облегчения вычислительных работ, наглядности конструктивных особенностейданного инструмента и возможности создания по этому эталону множества другихфасонных резцов, что, в свою очередь, упрощает работу инженера.
1 Проектированиефасонного резца
Принцип работы радиальныхфасонных резцов основан на постепенном срезании в виде стружки всего подлежащегоудалению объема металла режущим лезвием. По мере движения резца в работувступают все новые и новые точки режущего лезвия и к концу работы стружкасрезается всем режущим лезвием.
Если все точки фасонногорежущего лезвия резца расположены на высоте центра вращения детали, то этиточки лежат в диаметральной плоскости детали и профиль лезвия в этом случаетождественен профилю шаблона детали. Такое расположение фасонных режущих лезвийрезцов возможно лишь при условии, что передний угол γ =0 и передняяповерхность резцов совпадает с диаметральным сечением деталей. Если при этомпередняя поверхность резцов будет одновременно нормальна к фасонным заднимповерхностям, то профили деталей и резцов совпадут, коррекционные расчетыстанут ненужными и шаблонами резцов будут служить контршаблоны деталей; последнеевозможно лишь при условии, что передний угол γ = 00и заднийугол α = 00, что практически является невозможным.
Для эффективного резаниярезцами необходимо осуществить заточку или произвести установку резцов подуглом α > 00(при этом устраняется смятие поверхностирезания детали задней поверхностью резца). Для повышения режущих качествосуществляется заточка передней поверхности резца под углом γ > 00.
Таким образом причиной,вызывающей необходимость коррекционных расчетов фасонных профилей является уголискажения профиля Σ = α + γ.
Рассмотрим алгоритмкоррекционного расчета глубины профиля фасонного резца.
1.1 Исходные данные и алгоритм расчета.
Деталь
/>
Рис.1
Материалзаготовки: Сталь 40ХС
σв=1200Мпа;
Тип резца –призматический.
Блок-схемарасчета профиля призматического фасонного резца (Рис.2).
/>
Рис.2.
1.2 Определениегеометрических параметров режущей части и основных конструктивных размеровфасонных резцов.
Определяем наибольшуюглубину профиля детали.
max=(dmax-dmin)/2=(45-35)/2=5мм,
где dmax и dminсоответственно наибольший и наименьший диаметры заготовки.
Выбираем величинупереднего γ0и заднего α0углов резца взависимости от обрабатываемого материала.
/>
По таблице 1.1 выбираем γ0=12°α0=10°
Величина переднего угладля различных точек режущей кромки различна и в отдельных случаях принимаетнежелательное значение.Поэтому производим проверку допустимости выбраннойвеличины
γ0/>
где rmax–максимальный радиус обрабатываемой детали.
γ0≤10х(22.5/5)=45,
Что позволяет сделатьвывод о выполнении данного условия.
Определяем угол заточкиΣ0: Σ0= γ0+α0=120+100=220
Определяем уголзаострения β0: β0=900-Σ0=≥[β]
β0=90-22=680
Определяем форму иразмеры резца вдоль оси детали.
Для этого вычерчиваемзаданную деталь, распологая ее торцом большего диаметра слева, ближе кшпинделю. На чертеже находим дополнительные режущие кромки резца.
a=3мм; b1=1мм;
Определяем ширину резцавдоль оси детали
Lp=lg+a+с+b+b1=35+3+2+5+1=46мм
/>
Рис. 3.Дополнительные режущие кромки фасонного резца.
Выбираемгабаритные и конструктивные размеры резца по табл.2
[10] взависимости от tmax.
Т.к. tmax=5мм, то:
a=3мм;
b=5мм;
b1=1мм;
t=5мм;
φ=150
ld=35 мм
/>
Рис 4.Размеры призматических резцов
Табл. 1.2
/>
/>
Рис5. Габаритные размерыпризматического фасонного резца
Геометрические параметрырезца:
-В=14мм;
-Н=75мм;
-Е=6мм;
-А=20мм;
-F=10мм;
-r=0.5мм;
-d=6мм;
-M=29мм.
Алгоритм расчет профиля призматичемкогофасонного резца.
Ao=rosinγo=17.5sin12о=3.28мм
γi= arcsin/>
γ1=arcsin(3.28/20)=10.49о
γ2=arcsin(3.28/22.5)=6о
Δi=γo-γi
Δ1=12о-10.5=1.5
Δ2=12о-6о=4о
Bi=ro cosΔi
B1=20cos 1.5о =19.94
B2=22.5cos 4о =22.49
Yi= Bi-ro
Y1=19.94-17.5=2.496
Y2=22.48-17.5=4.97
τi= Yi cos γo
τ1=2.496/ cos12о=2.539
τ2=4.97cos12о=5.069
Ti= τi cos Σ0
T1=2.539 cos22о =2.38мм
T2=5.069 cos22о =4.76мм
1.3 Проектированиешаблона и контршаблона
Порезультатам коррекционного расчета строится профиль шаблона для контроляточности профиля фасонной поверхности резца после шлифования и контршаблона дляконтроля профилей шаблона и шлифования круга для обработки профиля резца. Дляэтого через базовую точку параллельно оси проводят координатную прямую, откоторой откладывают вычисленные значения высоты профиля резца в характерныхточках Ri. Осевые размеры профиля резцов с осью, параллельнойоси детали, равны осевым размерам детали.
Криволинейныеучастки профиля могут быть заданы либо в виде дуги радиуса r, величина которогоопределяется с использованием координат трех характерных точек, расположенныхна криволинейном участке, либо координатами ряда точек, через которые проходиткривая.
2 Построениепараметрической модели призматического фасонного резца
2.1 Исходные данные:
1.Диаметры заготовки:
-r1=17.5мм;
-r2=20мм;
-r3=22.5мм.
2. Главные углы резца:
-γ0=12-главныйпередний угол;
-α0 =10-главныйзадний угол;
3.Геометрические параметры резца:
-В=14мм;
-Н=75мм;
-Е=6мм;
-А=20мм;
-F=10мм;
-r=0.5мм;
-d=6мм;
-M=29мм.
2.2 Ввод исходных данныхдля создания параметрической модели
Эти данные вводим в окнопеременных. На их основе определяются производные данные.
/>
Рис.6 Окно переменных взадаче параметрического моделирования
2.3 Построениепараметрической модели
Для построения моделиграфически задается последовательность графических команд. При этом в расчетныхвыражениях указываются параметры для команд (рис.7.). В представленном окнекоманд зафиксирована графическая команда Рисование отрезка под углом кпрямой.С помощью этой команды изображается главная задняяповерхность резца. В группе Значение выбирается вкладка Длинаи угол.
/>
Рис.7 Окно команд в задачепараметрического моделирования призматического фасонного резца.
В результате примененияаппарата параметрического моделирования строится параметрическая модель призматическогофасонного резца (рис.8).
/>
рис.8 Параметрическаямодель призматического фасонного резца
2.4 Сохранениепараметрической модели
Послеокончания работы над моделью сохраняем ее в отдельный файл с расширением аgр (спомощью команды Файл / Сохранить). Теперь модель можновставить в обычный чертеж как параметрический блок (см. команду Рисовать/ Блок / Вставить блок). При вставке параметрического блокапользователю предоставляются для заполнения только исходные данные.
Литература
1. Методическиеуказания «Автоматизированное проектирование фасонных резцов с применением ЭВМСМ-2М»: Кисилев В.Н. – Луганск 1991. – 20 с.
2. Руководство покурсовому проектированию металлорежущих инструментов: Уч. Пособие для вузов поспец. 0501/ под общ. ред. Г.Н.Кирсанова. – М.: Машиностроение, 1986 – 288с.
3. Нефедов Н.А.,Осипов К.А., Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущемуинструменту. – М.: Машиностроение, 1984. – 400с.
4. Справочниктехнолога по автоматическим линиям / Под ред. А.Г.Косиловой. – М.:Машиностроение, 1982. – 320с.
5. Справочниктехнолога-машиностроителя: В 2-х т. – Т.1 / Под ред. А.Г.Косиловой. – М.:Машиностроение, 1985. – 656с.
6. Справочниктехнолога-машиностроителя: В 2-х т. – Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой иР.К.Мещеряковой. – М.: Машиностроение, 1986. – 496с.
7. Родин П.Р.Металлорежущие инструменты. – Киев: Вища шк., 1986. – 455с.
8. Методическиеуказания к выполнению курсового проекта «Автоматизированное проектированиефасонных резцов с применением ЭВМ» / Сост.: В.Н. Кисилёв, П.М. Андросов. –Ворошиловград: ВМСИ, 1988.-19 с.