Металлорежущий инструмент: метчик (стр. 1 из 2)
Министерство Образования Российской Федерации
Инженерно-педагогический факультет
Тольяттинский Государственный Университет
Контрольная работа
по дисциплине
Основы технического творчества
на тему: Металлорежущий инструмент: метчик
Тольятти 2002г.
Содержание
1. Исходные данные
2. Описание объекта
2.1 Назначение метчика
2.2 Недостатки метчика
2.3 Цель совершенствования метчика
3. Алгоритм решения инженерной задачи
3.1 Недостаток №13
3.2 Недостаток №24
3.3 Недостаток №35
3.4 Недостаток №46
4. Предложения по совершенствованию объекта
Список используемой литературы
1. Исходные данные
В промышленности современного машиностроения, как и во многих других отраслях, имеют широкое распространение резьбовые соединения. Для образования такого сложно-профильного, но очень удобного разъемного (подвижного и неподвижного) соединения, в данный период времени используется различные по способу образования, качеству и количеству изготовления инструменты. Но до сих пор ни одно производство не может обходиться без такого резьбообразующего инструмента, который известен уже давно – метчик.
2. Описание объекта
2.1 Назначение метчика
Метчики изготовляются из быстрорежущей (Р18, Р18Ф, Р6М5) стали, и применяются для обработки деталей из конструкционных сталей, серого и ковкого чугуна, алюминиевых сплавов, бронзы и других материалов. Метчики применяют для нарезания сквозных и глухих резьбовых отверстий и принадлежат к группе сложного виду инструмента.
Рис. Конструкция метчика
1. lр – Режущая часть. Обычно составляет 3…6 пера в профиле с канавками для выхода стружки и углом профиля в плане для обеспечения оптимального процесса резания.
2. lк – Калибрующая часть. Конструкция аналогична режущей части, только наружный диаметр постоянен (с небольшим задним уклоном). Предназначен для доводки поверхности резьбы до 7 класса точности.
3. lш – Шейка. Служит переходом от резьбообразующей части метчика к хвостовику
4. lх – Хвостовик. Выполняется с квадратным профилем для передачи вращательного момента от специального инструмента (воротка) необходимого усилия резания в месте образования резьбы.
2.2 Недостатки метчика
Несмотря на незаменимость, метчики имеют ряд недостатков:
1. Стружка забивается в канавки и препятствует дальнейшему образованию профиля резьбы (особенно в глухих отверстиях).
2. Малый ресурс. Нестабильность.
4. Низкие производительность и мобильность.
2.3Цель совершенствования метчика
Метчик является основным инструментом для образования резьбовых отверстий во всех сферах жизни человека и повышение потребительских, механических и технологических свойств прямо-пропорционально сказывается на многих факторах взаимоотношений в обществе.
3. Алгоритм решения инженерной задачи
3.1 Недостаток №13
1.1.1. Постановка задачи
1.1.1.1. Описание операции
Стружка забивается в канавки.
1.1.1.2. Формулировка проблемы
Требуется предотвратить забивание стружки в канавки метчика.
1.1.1.3. Административное противоречие
Необходимо добиться не забивания стружки в канавки, при этом, что бы ни снизилась производительность и износостойкость метчика.
1.1.2. Модель задачи
1.1.2.1. Выделение конфликтующей пары элементов:
Инструмент (метчик) – заготовка
1.1.2.2. Формулировка технологического противоречия
При обработке резанием объем снимаемой стружки метчиком остается неизменным, а конструктивные и технологические параметры не позволяют эффективно удалять её из зоны резания.
1.1.2.3. Формулировка модели задач
Дана заготовка и метчик. Не изменяя заготовку добиться большей производительности путем отвода срезаемой стружки из зоны резания.
1.1.3. Анализ модели задач
Заготовку менять нельзя. Поэтому будем изменять метчик.
1.1.3.1. Дефектная зона.
Глубина и форма канавки не позволяет в неё помещаться всему объёму срезаемой стружки.
1.1.3.2. Физическое противоречие
Глубина канавки должна быть достаточной для размещения в ней срезаемой стружки и не должна ослабить конструкцию метчика, уменьшая тем самым прочность.
3.2 Недостаток №24
1.2.1. Постановка задачи
1.2.1.1. Описание операции
Малый ресурс. Нестабильность.
1.2.1.2. Формулировка проблемы
Требуется увеличить износостойкость и ресурс.
1.2.1.3. Административное противоречие
Необходимо увеличить износостойкость без значительного увеличения себестоимости изготовления инструмента.
1.2.2. Модель задачи
1.2.2.1. Выделение конфликтующей пары элементов:
Инструмент (метчик) – заготовка
1.2.2.2. Формулировка технологического противоречия
Метчик способен обрабатывать поверхности с высоким классом частоты поверхности, но при этом затрачивается значительное время на калибровку и извлечение инструмента из готового отверстия.
1.2.2.3. Формулировка модели задач
Дана заготовка и метчик. Не изменяя заготовку добиться большей производительности путем увеличения ресурса и стабильности режущего инструмента.
1.2.3. Анализ модели задач
Заготовку менять нельзя. Поэтому будем изменять метчик.
1.2.3.1. Дефектная зона.
Калибровочная часть метчика при обратном ходе затирается по задней поверхности режущего пера.
1.2.3.2. Физическое противоречие
Чем длиннее калибрующая часть метчика, тем выше класс частоты обрабатываемого отверстия, но и больше машинное время обработки и, что очень важно, износ рабочей поверхности, а, следовательно, и ресурс инструмента.
3.3 Недостаток №35
1.3.1. Постановка задачи
1.3.1.1. Описание операции
Излом инструмента.
1.3.1.2. Формулировка проблемы
Требуется увеличить прочность.
1.3.1.3. Административное противоречие
Необходимо увеличить прочность без увеличения остальных недостатков и себестоимости изготовления инструмента.
1.3.2. Модель задачи
1.3.2.1. Выделение конфликтующей пары элементов:
Инструмент (метчик) – заготовка
1.3.2.2. Формулировка технологического противоречия
Требуется повысить прочность метчика без уменьшения производительности и качества изготовления.
1.3.2.3. Формулировка модели задач
Дана заготовка и метчик. Не изменяя заготовку добиться большей производительности путем увеличения прочности режущего инструмента.
1.3.3. Анализ модели задач
Заготовку менять нельзя. Поэтому будем изменять метчик.
1.3.3.1. Дефектная зона.
Режущая и калибровочная части метчики не обладают достаточной конструктивной надежностью и ведут к изломам (в основном в калибрующей).
1.3.3.2. Физическое противоречие
Прочность метчика должна быть большой, но в конструкции необходимо достаточно пространство для размещения там срезаемой стружки, которое конструкцию ослабевает.
3.4 Недостаток №46
1.4.1. Постановка задачи
1.4.1.1. Описание операции
Низкие производительность и мобильность.
1.4.1.2. Формулировка проблемы
Требуется увеличить производительность и мобильность.
1.4.1.3. Административное противоречие
Необходимо увеличить производительность и мобильность без увеличения остальных недостатков и себестоимости изготовления инструмента.
1.4.2. Модель задачи
1.4.2.1. Выделение конфликтующей пары элементов:
Инструмент (метчик) – приспособление, Инструмент – заготовка
1.4.2.2. Формулировка технологического противоречия
Требуется повысить производительность и мобильность метчика без снижения качества изготовления.
1.4.2.3. Формулировка модели задач
Дана заготовка и метчик. Не изменяя заготовку добиться большей производительности путем увеличения технологических свойств эксплуатации режущего инструмента.
1.4.3. Анализ модели задач
Заготовку менять нельзя. Поэтому будем изменять метчик.
1.4.3.1. Дефектная зона.
Режущая и калибровочная части метчика не обладают достаточной износостойкостью. Хвостовик не приспособлен для быстрой замены и при этом достаточной точности центрирования по оси отверстия.
1.4.3.2. Физическое противоречие
Производительность должна быть высокой, но и качество необходимо оставить на таком же уровне.
2. Предложения по совершенствованию объекта.
Далее будут представлены некоторые методы устранения выше описанных недостатков, а так же их влияние на другие факторы:
1. Использование смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). Помимо основной задачи – охлаждать – правильно подобранный состав СОЖ увеличивает производительность, износостойкость и способствует удалению срезаемой стружки из зоны резания. Уменьшает все недостатки описанные выше и рекомендуется использовать во всех случаях, где это возможно.
1.1. Использование сжатого воздуха, особенно там, где затрудненно использование СОЖ, или для хрупких материалов.
2. Уменьшить диаметр (d1) сердцевины на сколько возможно, что позволит увеличить глубину канавок метчика. При обработке пластичных материалов сопротивление обрабатываемого материала мало, а объём срезаемой стружки большой. Хоть прочность метчика падает, но её достаточно для процесса резания в таких материалах, как алюминий, алюминиевые сплавы, медь и др. Уменьшает недостатки 1, 4, но есть вероятность увеличение недостатка 3
2.1. Увеличение диаметра (d1) сердцевины повышает прочность метчика и оправдано при нарезании резьбы в хрупких материалах, например, в чугунах. Это предложение обратное описанному выше и действует наоборот.
