Стружкоразделительных канавок.

В окрестности точек А создается повышенная тепловая напряженность, что ведет к более интенсивному изнашиванию зубьев. Кроме того, боковые задние углы a_б вспомогательных режущих кромок получаются очень малыми tga_б=tgasinj/2, что также способствует более интенсивному изнашиванию угловых режущих кромок. Для уменьшения этого отрицательного влияния угол профиля абразивного профиля j для канавок необходимо принимать не менее 90 – 100°.

Для правильного образования канавок по всей ширине зуба протяжки размер К должен быть равен размеру B. В ряде случаев это сделать невозможно, так как круг может коснуться и срезать кромку следующего зуба. Когда K

Протяжки переменного резания почти не имеют этих недостатков. Массивность вершин зубьев у них больше. У многогранных зубьев задние углы по всему контуру равны a, а зубья с выкружками затачиваются по задней поверхности так, как показано на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Схема заточки выкружки на зубе протяжки.

Здесь ось конического круга и ось протяжки лежат в одной плоскости. Боковые задние углы на выкружке получаются почти такими же, как и основной задний угол a=3 – 4°. В результате стойкость протяжек группового резания получается в два раза выше стойкости протяжек одинарного резания.

1. 
   Толщина срезаемого слоя протяжками переменного резания в 5 – 8 раз больше толщины срезаемого слоя протяжками одинарного резания. Поэтому ими можно в ряде случаев обрабатывать отверстия, полученные после литья, ковки или штамповки. При этом режущие кромки не будут работать по корке в следствии большой толщины среза.

Благодаря перечисленным преимуществам протяжки переменного резания являются более прогрессивными инструментами и все больше применяются в машиностроении.

 

1. 
   Расчет протяжек.

 

При расчете протяжек определяют: 1) размеры конструктивных элементов режущей части, исходя из прочности тела протяжки, силы протягивания и соответствие этой силы тяговой силе двигателя станка, удовлетворения условий формирования и размещения стружки в стружечных канавках, из наименьшей длины протяжки и соответствия этой длины длине хода ползуна протяжного станка, возможности изготовления протяжки; 2) исполнительные размеры калибрующих зубьев, обеспечивающие требуемые параметры обработанных поверхностей.

Расчет и конструктивные элементы протяжки взаимосвязаны и взаимозависимы. Это многовариантная задача, решать которую нужно с точки зрения обеспечения условий оптимизации конструкции.

Предварительно определяется шаг зубьев протяжки

(4.1)

При одинарной схеме резания Q=1,25…1,5, при групповой (переменной) схеме Q=1,45…1,9.

Величину шага корректируют при дальнейшем расчете.

Число одновременно участвующих в резании зубьев

Z_i=l_заг/p. (4.2)

В общем случае z_i получается дробным. В процессе рабочего хода протяжки z_i изменяется: при выходе одного зуба из контакта с заготовкой z_i уменьшается до меньшего целого числа и при входе следующего зуба в заготовку z_i увеличивается до большего целого числа. Расчет протяжки следует вести по максимальной силе, т.е. учитывать наибольшее целое число z_i. Для более равномерной и полной загрузки протяжки и протяжного станка z_i должно быть возможно ближе к большему целому числу, но не равно ему, поэтому уточняют

P=l_заг/(z_i+0,1) (4.3)

Полученное значение p согласовывают с установленным нормализованным рядом для шагов. Во избежание возможности появления вибраций при работе протяжки шаг зубьев рекомендуется делать неравномерным с отклонением ±0,5 мм.

При расчете канавки предварительно устанавливают h_к=(0,35…,04)p, b=(0,3…0,35)p, r_к=(0,5…0,55)h_к, R_п=(0,65…0,8)p; эти размеры уточняют при дальнейшем расчете. Форма и размеры канавки должны обеспечить размещение в ней стружки, срезаемой за один ход зуба. Расчет ведут в сечении, перпендикулярном к режущей кромке. Срезанная стружка размещается в канавке с зазорами, поэтому площадь канавки должна в k раз превышать площадь слоя, срезаемого зубом. Площадь срезаемого слоя F_с.с.=a_zl_заг, активная площадь канавки

Коэффициент . (4.4)

Коэффициент k называют коэффициентом заполнения стружечной канавки. Он всегда больше единицы. Он определяется экспериментально и зависит от свойств обрабатываемого материала, толщины среза, износа протяжки и т.п. При обработке заготовок из стали k=3…4, из чугуна k=2,5.

Допустимая толщина срезаемого слоя, исходя из размеров стружечной канавки

. (4.5)

Толщина a_z срезаемого слоя, равная подъему на зуб C_z, ограничена условиями резания и стружкоформирования и корректируется расчетными зависимостями.

Сила резания при протягивании, Н

. (4.6)

где C_p – коэффициент, учитывающий материал заготовки и форму режущей кромки; при обработке заготовок из углеродистой конструкционной стали с s_в=700…800 МПа для круглой протяжки C_p=2430, для шлицевой C_p=2300 и шпоночной C_p=2020; x – показатель степени, x – 0,85; SB – суммарная длина режущих кромок одного зуба, для круглых протяжек SB=pd, для шлицевых SB=nB; K_g, K_см, K_и – коэффициенты, учитывающие влияние на силу резания соответственно значения переднего угла, смазывающе-охлаждающей жидкости, износа зубьев протяжки; при обработке заготовок из стали K_g=1,13; 1,0; 0,93; 0,85 соответственно при g=5, 10, 15 и 20°; K_и=1…1,5 соответственно для острых и затупленных зубьев; K_см=0,9, 1, 1,34 соответственно при применении в качестве СОЖ растительного масла, сульфофрезола или эмульсии и при отсутствии СОЖ.

Напряжения, возникающие в теле протяжки, определяют в опасных сечениях, т.е. в сечениях с минимальной площадью, перпендикулярных к оси. Обычно это сечения по впадине первого зуба, по меньшему диаметру сечения хвостовика и у сборных протяжек с резьбовым креплением по внутреннему диаметру резьбы соединительной части. Рабочую часть протяжки и хвостовик изготавливают и разных материалов, с разными механическими свойствами, поэтому необходимо определить возникающие напряжения во всех опасных сечениях.

Площадь опасного сечения по впадине первого зуба

, (4.7)

где d₁ – диаметр первого зуба протяжки.

Так как силы резания симметричны относительно оси протяжки, учитывают только растягивающие напряжения.

s_р=P/F_ос (4.8)

Возможная асимметричность сил резания, которая может возникнуть от различия в степени затупления отдельных участков режущих кромок, местного различия в свойствах материала заготовки и др., вызовет появление напряжений изгиба. Последние специально учитывают, но допускаемые напряжения [s_р] принимают с большим запасом; для протяжек из быстрорежущей стали [s_р]=300…400 МПа, а из легированных и углеродистых сталей [s_р]=250 МПа. Необходимо, чтобы s_р≤[s_р].

При неудовлетворении этого неравенства следует соответственно изменить конструктивные параметры протяжки: изменить схему резания или увеличить шаг зубьев или уменьшить толщину срезаемых слоев и др.

Длина режущей части протяжки

L₆=z_pp, (4.9)

Где z_p – число режущих зубьев, которое определяется отношением припуска d_d на диаметр к удвоенной величине толщины срезаемого слоя a_z; z_p=d_d/2a_z.

В конце режущей части делают два – три переходных и чистовых зуба, с уменьшенным подъемом для уменьшения шероховатости обрабатываемой поверхности, и в этом случае

L₆+l₇=[z_p+(2…3)]p.

На калибрующей части обычно z_к=4…5 зубьев, с шагом p_к=0,6p или p_к= p, где p – шаг режущих зубьев.

Длина рабочей части протяжки

L₅=l₆+l₇+l₈=[z_p+(2…3)]p+z_кp_к,

и общая длина протяжки

L=l’+l₅+l₉+l₁₀ (4.10)

Общая длина протяжки должна быть согласована с длиной хода L_ст ползуна протяжного станка L-l₁<l_{ст и удовлетворять технологическим условиям возможности ее изготовления; обычно для протяжек средних размеров L 40d.}

Если длина протяжки получается большей, то ее рабочую часть делят на несколько протяжек. Такие протяжки называют комплектными. Обычно комплект состоит из двух – четырех протяжек, но иногда до 10 и более. В каждой протяжке комплекта делают рабочую и калибрующую части, хвостовики, переднее и заднее направления, т.е. полное конструктивное направление. Первый режущий зуб последующей протяжки комплекта должен иметь рабочие размеры, равные или немного меньше (на 0,01 – 0,02) мм, чем размеры калибрующего зуба предыдущей протяжки комплекта.
Калибрующая часть протяжки предназначена для окончательного оформления обработанной поверхности детали. Оно осуществляется режущими кромками первых двух зубьев; другие калибрующие зубья необходимы для направления протяжки по обработанной поверхности при завершении процесса обработки, а также для увеличения срока службы протяжки и перехода при переточках калибрующих зубьев в режущие. Режущие кромки всех калибрующих зубьев делают одинакового размера, равного размерам последнего режущего зуба. Форму и размеры калибрующих зубьев и стружечных канавок устанавливают в зависимости от их шага Pк=(0,6…1,0)P, по тем же зависимостям, что и для режущих зубьев. Передние углы калибрующих зубьев равны передним углам режущих зубьев; задние углы a_к=1°. По задней поверхности всех калибрующих зубьев оставляют цилиндрическую ленточку, ширина которой увеличивается по длине протяжки от зуба к зубу на 0,02 мм (от 0,2 до 0,6 мм). Этим обеспечивается возможность перехода калибрующих зубьев в режущие при переточки протяжки.

Протяжки изготавливают из быстрорежущих сталей Р6М5, Р18 и др. и из легированных сталей ХВГ, а также с режущей частью, оснащенной твердым сплавом.

Для определения оптимальной конструкции, удовлетворяющей наибольшему числу выбранных критериев, следует использовать методы САПР и применять ЭВМ. Общая задача распадается на несколько подзадач. Одна из основных – определение шага и высоты стружечной канавки; укрупненный алгоритм расчета протяжки для круглого отверстия показан на рис 4.11.
Рис. 4.11. Алгоритм определения шага и высоты стружечной канавки круглой протяжки.
сходными являются форма и размеры требуемого отверстия, его длина, материал заготовки и размер предварительного отверстия под обработку, сила тяги P_ст двигателя станка, материал протяжки и допускаемое напряжение на разрыв [s_р]. Искомыми являются шаг зубьев р, высота канавки h_к, напряжение s_ос в опасных сечениях тела протяжки и сила протягивания P. Ограничивающими условиями являются наибольшая и наименьшая толщина срезаемого слоя a_z=0,02…0,12 мм, число одновременно режущих зубьев z_i=3…6, сила протягивания Р, не превышающая тяговую силу Р_ст (обычно учитывают 0,8 – 0,9Р_ст, указанной в паспорте станка), напряжение в опасном сечении тела протяжки s_ос, условия формирования и отвода стружки (коэффициент k). учетом конкретных условий набор протяжек проектируется так, что в работу могут вступать отдельные протяжки последовательно, параллельно и параллельно- последовательно. При последовательном расположении секций получается малая сила P, можно обеспечить хорошие условий отвода стружки, обеспечивается простота и удобство крепления и регулирования положения секций, но при этом получается большая длина протяжки. При параллельном расположении секций получается малая длина протяжки, но требуется большая сила P, затруднен отвод стружки, сложнее крепление и регулирование секций. Поэтому применяют параллельно – последовательную схему расположения секций в корпусе. В секциях имеются рабочая и калибрующая части, форма и размеры зубьев которых аналогичны внутренним протяжкам.

Рис. 4.17. Виды креплений и регулирования

Секций наружных протяжек.

Применяют разные способы крепления секций на плите (рис. 4.17): винтами сверху через секцию, но при этом необходимо увеличение отдельных шагов, тела зубьев и длины секций (рис. 4.17,а); винтами снизу, но при этом для разборки и регулирования потребуется снимать протяжку со станка (рис. 4.17,б); боковыми винтами, но при этом необходимо свободное место в корпусе (на плите) (рис. 4.17,в); клиньями с наклонной поверхностью у секций, что потребует дополнительного расхода инструментального материала (рис. 4.17,г); клиньями с наклонной поверхностью на плите, что усложнит ее изготовление (рис. 4.17,д), и через промежуточную деталь (рис. 4.17,е).

Для регулирования рабочих размеров протяжки по высоте и ширине применяют продольные клинья (рис. 4.17,ж), положение которых регулируют винтами, или подкладками.
Для восприятия силы протягивания за секциями в пазы инструментальной плиты устанавливают поперечные упоры (шпонки) (рис. 4.17,ж,з). Инструментальную плиту крепят болтами на столе (ползуне) станка.
Зубья наружных протяжек, оснащают пластинами из твердого сплава, пластины припаивают к зубьям секций (рис. 4.18,а) крепят с помощью продольных (рис. 4.18,б,в) и поперечных (рис. 4.18,г) клиньев или припаивают к регулируемым вставкам (рис.4.18, д)