|
4. Определяют допустимую силу Рг протягивания из трех значений: I) по тяговому усилию станка 2) по прочности опасного сечения хвостовика Рхь и 3) по прочности сечения канавки перед передним зубом Роп. И дальнейших расчетах наименьшее из этих значений принимается за /’•них - максимально допустимое, т.е. фактическое значение силы Р2ф
должно быть не более допустимого (Р,ф < Pzmm).
5. Рассчитывается число черновых (обдирочных) зубьев в секции
2ей = ^dq0zvKz /Pzma, (3.13)
где с/о - удельная сила резания, приходящаяся на 1 мм длины режущей кромки (берется из номограмм или таблиц в зависимости от обрабаты- н.юмого материала и подачи 5Л); zp - число одновременно работающих |убьев (рассчитывается по уравнению (3.6)); - суммарное произведе
ние поправочных коэффициентов на измененные условия резания (опре- меляется по данным, сведенным в таблицы в [18]).
Полученное дробное значение zc0 округляется до ближайшего большего целого, причем 5 > zc0 > 2. В этом случае фактическая сила протя-
I икания при принятом значении zc0 и на основании уравнения (3.13):
P^=ndq0^Kz. (3.14)
zc0
В этом уравнении отношение zp/zc0 эквивалентно числу полных
(без выкружек) зубьев, периметр которых равен nd.
6. Припуск А на диаметр протяжки, определяемый исходными данными, распределяют между черновыми А0, переходными А„ и чистовыми Ан зубьями. Значения А„ и Ач берут из таблиц [ 18] в зависимости от требуемого качества обработанного отверстия. Таким образом, припуск на черновые (обдирочные) зубья
А0=А-(А„ + АЧ).
7. Определяют число групп (секций) черновых зубьев
*о = •
Так как число групп должно быть целым, то полученное значение округляют до ближайшего меньшего целого.
Остаточную часть припуска
Лост = А>~ 25го*о
в зависимости от его величины распределяют между тремя группами зубьев (черновых, переходных и чистовых), добавляя секцию соответствующих зубьев.
8. Число чистовых и калибрующих зубьев и подъемы на чистовые зубья выбирают из таблиц в [18] в зависимости от требований к точности и шероховатости обработанного отверстия. Шаги на эти зубья назначают переменными, состоящими из трех значений в зависимости от шага черновых зубьев г0, увеличивая или уменьшая шаг t на 0,5... 1,0 мм. По наименьшему значению t подбирают профиль зубьев и размеры канавки. Чистовые зубья, подобно переходным зубьям, выполняют в виде двузубых секций.
9. Рассчитывают или назначают по таблице в [18] число и размеры выкружек на зубьях.
Задачу проектирования протяжки авторы этой методики рассматривают как многовариантную. Меняя в разных вариантах значения Szp, Zco, t0 с пересчетом q0 по (3.13), за оптимальный принимают вариант, дающий наименьшую длину режущей части протяжки, больший запас на переточку зубьев и наименьшее число зубьев.
3.4. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ПРОТЯЖЕК ДЛЯ ОБРАБОТКИ ФАСОННЫХ ОТВЕРСТИЙ
Протяжки для обработки граиных отверстий.
II конструкциях деталей машин часто встречаются
сквозные отверстия многогранной формы: треуголь
ные, квадратные, прямоугольные, шестигранные и др., которые обрабатывают гранными протяжками.
Особенности проектирования и расчета гранных протяжек рассмотрим на примере обработки квадратного отверстия. Использование профильной схемы резания здесь нецелесообразно, так как режущие кромки в форме квадрата (рис. 3.6, а) в местах пересечения боковых сторон имеют задние углы, близкие к нулю. С учетом того, что условия деформирования и отвода срезаемой стружки на этих участках неблагоприятны, это приводит к быстрому износу протяжки по углам.
При генераторной схеме (рис. 3.6, 6) удается избежать этих нежела- гельных явлений, так как в этом случае главные режущие кромки зубьев ныполняют по дуге окружности, радиус которой изменяется в зависимости от принятых величин подъема на зуб. Вспомогательные кромки имеют профиль, подобный геометрической форме протягиваемого отверстия.
Оформление главных режущих кромок в виде дуг окружности обеспечивает хорошее центрирование протяжки в отверстии, лучшие условия обработки и отвода стружки. Такие протяжки в изготовлении более технологичны, так как режущие зубья могут быть прошлифованы кругом одного профиля напроход на круглошлифовальных станках.
Обычно гранные протяжки из-за больших длин изготавливают комплектами из двух, трех и более штук.
На рис. 3.7, а показаны нормальное и продольное сечения протяжки, формы зубьев и канавок, геометрические параметры главных и вспомога- гсльных режущих кромок. С целью уменьшения трения между вспомога- гсльными лезвиями и обработанной поверхностью производится шлифо- нпние по плоскости задних поверхностей этих лезвий напроход с подня- I нем центра задней бабки на угол а, = 1° и оставлением ленточки шириной /= 0,8... 1 мм. Иногда к концу протяжки впадина канавки посередине
а) б) Рис. 3.7. Зубья четырехгранной протяжки: а - в нормальном и продольном сечениях; 6 - боковые канавки на плоских сторонах зубьев |
вспомогательных лезвий уменьшается до нуля. В этих случаях при ширине грани более б мм вышлифовываются продольные канавки глубиной до 0,4 мм (рис. 3.7, 6) на всех режущих и калибрующих зубьях. На главных дуговых режущих кромках при ширине b > 4 мм в шахматном порядке наносят одну стружкоделительную канавку, а при Ь > 10 мм - две канавки.
Как видно из рис. 3.6, б и 3.8, длина главных режущих кромок, определяющая ширину срезаемого слоя, с увеличением диаметра протяжки dj уменьшается. Суммарная ширина среза на каждом зубе может быть определена для квадратной протяжки по формуле
1*,=я4(i-JL),
где cosG, = S„ /dj (S„ - ширина грани).
С целью обеспечения постоянства силы протягивания на всем пути прохождения протяжки в отверстии следовало бы равномерно увеличивать подъем на зуб от первого зуба к последнему, что не только обеспечило бы равномерность протягивания, но (и это главное) позволило бы
сократить длину протяжки. Однако из-за малых значений подъема на «уб а2 назначать для каждого зуба с вок) величину - следовательно, намного усложнить технологию изготовления протяжки. Поэтому С)Ыло предложено [27] разбивать все режущие зубья на 3...4 ступени в зависимости от ширины грани Sn и для каждой ступени назначать свою исличину агт, где т - номер ступени (S„ й 15 мм - 3 ступени, S„ < 15 мм - Рис-3-8- Схема определения длины 4 ступени) режущих кромок гранных протяжек
Например, при обработке среднеуглеродистой стали, когда S„ = 27 мм, предусмотрены 4 ступени с подъемами на зуб: аг\ = 0,03 мм; а,г = 0,05 мм; a2i = 0,08 мм; аг4 = 0,12 мм. Таким образом, при проектировании гранных протяжек применяется ступенчатая одинарная схема ре- тния, использующая принцип деления припуска по толщине с переменной величиной а2, увеличивающейся от первой к последней ступени.
На всех ступенях протяжка должна проверяться по уравнению (3.1) на помещаемость стружки, при этом величина К берется переменной, уменьшающейся от первой ступени к последней.
Проверка протяжки на прочность по опасным сечениям выполняется аналогично проверке, принятой для круглых протяжек с одинарной схемой резания. Расчет силы протягивания по уравнению (3.8) выполняют из условия, когда ширина резания максимальна и равна Ъ = ndx, где dx - диаметр первого зуба, равный диаметру отверстия под протягивание.
Протяжки для обработки шлицевых отверстий. Шлицевые от- исрстия широко распространены в машиностроении. Они используются для обеспечения подвижных и неподвижных соединений типа вал-втулка и передачи больших крутящих моментов. Из-за сложной формы шлице- и ых отверстий обработка их протягиванием предпочтительнее других способов (долбление, строгание и т.д.), так как обеспечивает более высокие производительность, точность размеров и взаимного расположения поверхностей.
Формы пазов шлицевых отверстий могут быть: а) прямобочные (рис. 3.9, а); б) эвольвентные; в) трапецеидальные; г) елочные (треугольные) и др.
Шлицевые протяжки внешне похожи на шлицевые валы, шлицы которых превращены в режущие зубья путем прорезания стружечных канавок и создания передних и задних углов. Для удаления срезаемого припуска во впадинах шлицев высота зубьев h переменна. При использовании одинарной схемы резания каждый последующий зуб выше предыдущего на величину подъема а2.
В зависимости от глубины пазов, определяющих толщину срезаемого припуска, шлицевые протяжки изготавливаются комплектами из двух, трех и более штук. При этом условия деформации срезаемого слоя очень тяжелые, так как стружка снимается с нескольких поверхностей пазов. Это также ухудшает ее свертываемость и размещение в стружечных канавках. Из-за большой усадки стружка часто заклинивается в пазах и ухудшает обработанную поверхность.
Из сказанного следует, что при использовании одинарной схемы резания подъемы на зуб должны быть очень малы (аг = 0,03...0,06 мм), а длины режущих частей протяжек - велики.
Рассмотрим особенности конструкций шлицевых протяжек на примере протяжек, применяемых для протягивания прямобочных шлицевых пазов.
На рис. 3.9, а, б показаны шлицевое отверстие и протяжка в сечении, нормальном к ее оси, а на рис. 3.9, в, г - распределение припуска при одинарной схеме резания и форма зуба протяжки соответственно.
Отверстие под протягивание получают растачиванием, зенкеровани- ем или развертыванием. Образование пазов по наружному диаметру производится по профильной схеме резания, а по боковым сторонам - по генераторной схеме. При ширине шлицевого паза свыше 6 мм на главных режущих кромках при переходе от одного зуба к другому в шахматном порядке выполняют одну или две стружкоразделительные канавки. В отличие от круглых протяжек, у шлицевых протяжек стружкоразделительные канавки делают на всех режущих и даже на калибрующих зубьях. Для снижения трения шлицевых выступов зубьев протяжки о боковую поверхность пазов выполняется вспомогательный угол в плане на боковых сторонах зуба (pi = 1°30'...2° с оставлением фаски шириной / = 0,8... 1,0 мм для лучшего направления протяжки в отверстии (рис. 3.9, г). Это делается в том случае, когда высота зуба больше 1,5 мм. Такой конструкции шлицевой протяжки свойственны те же недостатки, что и круглым протяжкам с одинарной схемой резания. В частности, наличие ребра жесткости на срезаемой стружке ухудшает ее свертываемость и не позволяет увеличивать подъем на зуб. Чтобы исправить этот недостаток шлицевых протяжек, была предложена [18] групповая схема резания.
Рис. 3.9. Формы шлицевого отверстия и протяжки: а - шлицевое отверстие; б - шлицевая протяжка; в - одинарная схема резания; г - зуб шлицевой протяжки |
(>()ычно она применяется в том случае, когда число шлицев больше 6...8, днина отверстия L0 > 30 мм, а глубины пазов большие. Такие протяжки и н отавливаются диаметром до 450 мм.
Суть групповой схемы резания заключается в том, что группа или I скция состоит из двух зубьев (рис. 3.10): первый зуб с выкружками по s I олкам является прорезным, а второй - зачистным. При этом второй зуб делают с занижением по диаметру на величину 0,03...0,04 мм. При ширине зубьев свыше 18 мм на первом зубе делают дополнительную вы- |' ружку посередине режущей кромки. Ширина стружки, снимаемая обоими зубьями, делится между ними. Снимаемая первым зубом стружка не имеет ребра жесткости, хорошо скручивается в канавках, не касаясь стенок отверстия. Второй зуб снимает узкие стружки, которые также хорошо скручиваются и легко удаляются из канавок в конце протягивания.
Рис. 3.10. Секция черновых зубьев шлицевой протяжки при групповой схеме резания:
а - ширина зубьев Ь <, 18 мм; б - ширина зубьев Ь > 18 мм (/ - первый зуб секции, 2 - второй зуб секции)
Благодаря этому удалось увеличить подъем на черновых зубьях до а2 = 0,3 мм и за счет этого значительно сократить длину протяжки. На чистовых зубьях подъем на зуб az = 0,010...0,015 мм, при этом разделение зубьев на секции не производят.
С целью повышения точности и качества шлицевых отверстий, а также сокращения числа протяжек в комплекте применяют комбинированные протяжки с режущей частью, состоящей из круглых, фасочных и шлицевых зубьев. Припуск, снимаемый этими зубьями, показан на рис. 3.11.
Чаще всего вначале располагают фасочные зубья. Они удаляют значительную часть припуска из шлицевой впадины, формируют фаску у ее основания, предусмотренную чертежом, и выполняют функцию прорезных зубьев перед круглыми зубьями. Последние изготавливают без выкружек, со сплошной режущей кромкой.
Если снимается большой припуск и круглая часть протяжки может иметь большую длину, то для предотвращения возможного поворота заготовки после обработки круглого отверстия фасочные зубья лучше распо-
Проход I
6)
Рис. 3.12. Распределение припуска между шлицевыми протяжками
комплекта:
п из трех протяжек; б - из двух протяжек; в - из двух протяжек (Дb > 0,06 мм)
на гать между круглыми и шлицевыми. Этим обеспечивается точность расположения фасок относительно шлицевых пазов. Круглую часть в пом случае можно выполнить аналогичной протяжкам с групповой схемой резания.
При больших размерах шлицевых пазов (по высоте и длине) и неизбежной при этом работе комплектами протяжек (рис. 3.12) могут примениться схемы распределения припуска между отдельными протяжками комплекта из трех и двух протяжек (допуск на ширину паза менее 0,05 мм) и двух протяжек (допуск больше 0,04...0,06 мм). Окончательная ширина наза обеспечивается последней протяжкой комплекта, а предыдущие протяжки для снижения сил трения и облегчения работы делаются по ширине зуба зауженными. При этом можно увеличить подъем на чернотах зубьях до аг = 0,12...0,30 мм.
3.5. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ПРОТЯЖЕК ДЛЯ ОБРАБОТКИ НАРУЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Наружным протягиванием обрабатывают различные поверхности с иг замкнутым, открытым контуром: плоскости, уступы, пазы, вогнутые и шаиуклые цилиндрические и сложные фасонные поверхности, например ипадины зубчатых колес и т.п. В соответствии с этим существует большое разнообразие конструкций наружных протяжек.
В отличие от внутренних, наружные протяжки, как правило, не имеют хвостовиков и направляющих, а имеют только режущие и калибрующие зубья. Открытые обрабатываемые поверхности позволяют на
значать размеры конструктивных элементов и площади сечения тела протяжки с большим запасом. Поэтому наружные протяжки на прочность обычно не проверяются. Условия для схода стружки при этом более благоприятны и проверку на помещаемость стружки в канавках выполняют только при протягивании узких пазов.
К особенностям наружных протяжек относится возможность назначать намного большие, близкие к оптимальным, задние углы (а = 8... 10°), так как размер протяжки по высоте при переточке не зависит от размера детали. Он может регулироваться с помощью клиньев, винтов и подкладок. Благодаря этому суммарная стойкость наружных протяжек значительно больше стойкости внутренних протяжек.
Протягивание может производиться либо без предварительной обработки заготовок, полученных литьем, ковкой или штамповкой со снятием припусков величиной не менее 5...6 мм, либо после строгания или фрезерования.
При наружном протягивании используются те же схемы резания, что и при внутреннем протягивании. На рис. 3.13 показаны профильная и генераторная схемы резания, применяемые при обработке плоскостей. Для снижения шероховатости поверхностей последние зубья протяжки (рис. 3.13, б) выполнены по профильной схеме резания.
По способу деления срезаемого слоя по толщине чаще всего используется одинарная схема резания.
При протягивании широких плоских поверхностей и срезании больших припус-
Рис. 3.14. Плоская протяжка с трапецеидальной схемой резания |
ков предложена разновидность групповой схемы резания - трапецеидальная схема (рис. 3.14), при которой припуск срезается последова- I сльно двумя секциями (группами) зубьев, имеющих подъем на каждый iy6. Зубья первой секции вырезают узкие трапецеидальные пазы, а зубья и юрой секции, имеющие прямолинейные режущие кромки, срезают ос- гавшиеся выступы. В конце последней секции предусмотрены чистовые |убья с уменьшенным подъемом на зуб. На черновых же зубьях такая i хема деления припуска позволяет устанавливать большие подъемы на»уб и производить протягивание - без предварительной обработки по- иерхности и даже при наличии «корки».
Трапециевидные зубья первой секции изготавливают фрезерованием и шлифованием напроход с поднятием на 1,0...1,1 мм задней части про- шжки для образования задних углов на вспомогательных кромках. Благодаря этому такие протяжки просты в изготовлении, имеют большой шпас на переточку, ббльшую стойкость и меньшую длину.
Заточка зубьев протяжек при прямолинейной форме режущих кромок может проводиться как по задней, так и по передней поверхности, и при фасонной форме режущих кромок - только по передней поверхности.
По конструкции наружные протяжки могут быть цельными или i борными, состоящими из нескольких секций сравнительно небольшой длины (до 300 мм). Секции крепятся к корпусу винтами сверху, сни- iy или сбоку с использованием клиньев и планок (рис. 3.15, 3.16). Креп- ис-ние винтами снизу более компактное и простое. Однако при пере- ючке и настройке таких секций приходится снимать корпус всей про- шжки со станка. Этого можно избежать путем крепления секций винтами сверху.
1 2 3
|
Рис. 3.15. Регулирование по высоте секции сборной наружной протяжки с помощью клина: / - секция протяжки; 2 - клин; 3 - регулировочный винт |
а)
Рис. 3.16. Типовые способы крепления секции к корпусу наружной протяжки:
а - винтом и клином сверху; б - винтом снизу; в - винтом сбоку
При протягивании длинных поверхностей для обеспечения непрерывного удаления стружки из зоны резания у наружных протяжек зубья делают наклонными (рис. 3.17) с углом р = 70...80°. При этом обеспечивается равномерная работа протяжки.
Рис. 3.17. Схема обработки заготовки наружной протяжки: а - наклонное расположение зубьев; б - направление схода стружки |
Полная, как у цилиндрических фрез, равномерность процесса протя- I ивания может быть обеспечена в случае, если выдержаны соотношения
C = B/tN, tN=t0 tgP,
I дс С - целое число; В - ширина протягивания; tN, t0 - шаги зубьев соответ-
■ Iпенно в нормальном и осевом сечениях.
У протяжек с наклонными зубьями иошикает боковая составляющая силы резания PN - нормальная к направлению протягивания, для восприятия которой, а гнкже главной составляющей Р2 в корпу-
• е протяжки, закрепляемой на каретке i гннка, предусматриваются пазы или упорные планки.
При обработке сложных пересекающихся поверхностей заготовок с помощью секций сборных протяжек прибегают к раздельному протягиванию
о г дельных участков профиля. Так, на рис. 3.18 поверхности заготовки 1, 2, 3 обрабатываются отдельными, соответст- нонно Г, 2', 3', секциями, закрепляемыми на корпусе протяжки. При настройке они Moiyr регулироваться по высоте с помощью подкладок или клиньев К.
На прочность секции протяжек не проверяют, так как они работают в ос- пересекающихся поверхностей ионном на сжатие. наружной протяжкой
3.6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ОСНАЩЕНИЯ ПРОТЯЖЕК
Условия работы зубьев протяжек неблагоприятны для оснащения их твердыми сплавами, так как они снимают тонкие и широкие стружки и работают при низких скоростях резания. Это вызывает колебание силы протягивания и может привести к разрушению твердого сплава. Кроме того, применение твердых сплавов значительно повышает стоимость протяжек и ограничивается сложностью их изготовления. В то же время использование твердых сплавов позволяет в несколько раз повысить стойкость протяжек, особенно при обработке чугунов, высоколегированных сталей и сплавов, а также точность и качество обработанной поверхности.
Твердыми сплавами оснащают в первую очередь наиболее простые по конструкции внутренние протяжки (шпоночные, шлицевые, круглые) и секции (плоские, пазовые, фасонные и др.) наружных протяжек.
В конструкциях внутренних протяжек в последнее время широкое применение нашло использование твердого сплава для выглаживания (пластического деформирования) микронеровностей обработанной поверхности. В этих случаях применяют комбинированные режуще- выглаживающие протяжки, у которых после калибрующих зубьев устанавливают выглаживающие зубья из твердого сплава в виде колец или блоков. Выглаживающие зубья по форме двухсторонние конические с цилиндрическим пояском посередине или сферические (рис. 3.19, а). Число таких зубьев берется в пределах от 2 до 5 в зависимости от требуемых точности и шероховатости обработанного отверстия. Припуск на диаметр, т.е. общий натяг на зубья, небольшой и равен 0,03...0,20 мм. Он распределяется между зубьями равномерно с уменьшением к концу протяжки. Диаметр последнего выглаживающего зуба принимается равным максимально возможному размеру обработанного отверстия.
При обработке стальных заготовок применение выглаживающих зубьев позволяет достигать точности JT6... JT9 и шероховатости поверхности Ra 0,16...0,63.
Для обработки заготовок типа втулок используют твердосплавные деформирующие протяжки - дорны. Они состоят из рабочих элементов в форме колец, которые крепятся на цилиндрическом стальном стержне. Радиальная поверхность кольца представляет два усеченных конуса с цилиндрическим пояском посередине, подобно выглаживающим кольцам
а) |
б)
Рис. 3.19. Выглаживающие и режущие твердосплавные зубья внутренних протяжек:
а - выглаживающие кольца и блоки; б - режущие цельные и напайные твердосплавные кольца
(рис. 3.19, а). Число колец от 4 до 10 с большими натягами, дости- I тощими 1 мм на каждое кольцо. Такие протяжки позволяют не только повысить точность отверстий, но и увеличить их диаметр до требуемой иг личины без снятия стружки. Шероховатость обработанной поверхно-
■ I и при этом достигает RaO, 16...0,08.
Твердые сплавы в качестве режущих элементов с целью повышения производительности и стойкости при обработке чугунов и труднообраба- м.пшсмых сталей используются у внутренних протяжек в виде цельных иодсц или с напайными пластинами (рис. 3.19, б). Кольца устанавливают- | и на стальной державке протяжки и закрепляются гайками. При этом 1 меиные кольца смещают относительно друг друга путем поворота вокруг оси таким образом, чтобы промежутки между пластинами играли ропь стружкоделительных канавок.
Условия работы твердосплавных режущих элементов у протяжек для обработки наружных поверхностей по сравнению с внутренними протяжками более благоприятны как с точки зрения степени деформирования срезаемого слоя, так и свободного удаления стружки из зоны резания. В конструкциях сборных протяжек можно применять распределение припуска по секциям с учетом более высокой надежности работы твердосплавных режущих зубьев и благоприятных условий их переточки и замены при выкрашивании режущих кромок.
В зависимости от способа соединения режущей твердосплавной части с корпусом различают два вида: разъемное и неразъемное.
Неразъемное соединение корпуса с пластинами твердого сплава осуществляется посредством пайки (рис. 3.20, а). Его достоинством является простота конструкции. Недостатки: невозможность замены пластинок при выкрашивании и поломке; ухудшение условий заполнения впадины зуба стружкой после переточек; наличие остаточных напряжений в пластинах при пайке.
Устранение этих недостатков достигается путем осуществления разъемного соединения пластин твердого сплава с корпусом, т.е. механическим креплением пластин с помощью винтов, штифтов, клиньев и т.п. Из множества вариантов такого крепления твердосплавных пластин с корпусом протяжки можно отметить как наиболее удачные крепления клиньями или штифтами с лысками (рис. 3.20, б), обеспечивающие хорошие условия для размещения стружки в канавке, возможность регулирования по высоте зубьев с помощью подкладок и надежное крепление ■шастин. При этом исключаются внутренние напряжения в пластинах, характерные для напайных пластин.
Хорошие условия для регулирования и замены режущих зубьев име- сг конструкция протяжки со вставными ножами, показанная на рис. 3.20, в, которая обеспечивает возможности: 1) раздельного затачи- нпния ножей с последующей точной сборкой; 2) быстрой замены ножей без снятия протяжки со станка; 3) крепления твердосплавных пластин на ножах способами пайки или механического крепления; 4) регулиро- иания размеров зубьев по высоте вне станка. При этом из-за необходимости размещения элементов крепления несколько увеличиваются размеры протяжки.
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 35 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |