Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Дерябин Проектирование высокопроизводителныкх режушчикх инструментов 2015

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
12.11.2022
Размер:
1.94 Mб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»

Трехгорный технологический институт

И.П. Дерябин, И.Н. Миронова

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

Рекомендовано к изданию УМО "Ядерные физика и технологии"

Москва 2015

УДК 621.9.025(075.8) ББК 34.63-5 Д369

Дерябин И.П., Миронова И.Н. Проектирование высокопроизводительных режущих инструментов: Учебное пособие. – М.: НИЯУ МИФИ, 2015. – 88 с.

Учебное пособие составлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом по дисциплине «Режущий инструмент» и «Процессы и операции формообразования». Изложена методика проектирования режущих инструментов высокой производительности, к которым относятся круглые и шлицевые протяжки. Приведены схемы резания, конструктивные элементы и обширная база данных для расчета параметров протяжек. Даны варианты заданий для выполнения курсового проекта.

Учебное пособие предназначено для бакалавров по направлению 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» и специалистов по направлению 151701 «Проектирование технологических машин и комплексов» (специализация № 11 «Проектирование механообрабатывающих и инструментальных комплексов в машиностроении»), а также инженеров конструкторско-техно- логических служб машиностроительных и приборостроительных предприятий.

Пособие подготовлено в рамках Программы создания и развития НИЯУ МИФИ.

Рецензент д-р техн. наук, проф. Б.А. Лопатин

ISBN 978-5-7262-2100-7 © Национальный исследовательский ядерныйуниверситет «МИФИ», 2015

Редактор Е.Н. Кочубей

Подписано в печать 20.11.2015. Формат 60×84 1/16 Печ. л. 5,5. Уч.-изд. л. 5,5. Тираж 130 экз.

Изд. № 1/11. Заказ № 14.

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». 115409, Москва, Каширское шоссе, 31.

ООО «Баркас». 115230, Москва, Каширское ш., 4.

Содержание

 

Введение ..................................................................................................

4

1. Конструктивные элементы протяжек и их назначение ...................

6

2. Схемы резания .....................................................................................

9

3. Конструкция режущей части протяжки переменного

 

резания ...............................................................................................

14

3.1. Круглые протяжки ......................................................................

14

3.2. Шлицевые протяжки ...................................................................

17

3.3. Шлицевые протяжки с «бреющими» зубьями .........................

19

3.4. Комплект шлицевых протяжек ..................................................

20

3.5. Протяжки для обработки шлицевых отверстий

 

с эвольвентным профилем .........................................................

21

4. Методика расчета круглых и шлицевых протяжек

 

равной стойкости................................................................................

21

4.1. Исходные параметры для расчёта .............................................

21

4.2. Алгоритм расчета круглых и шлицевых протяжек ..................

22

5. Примеры расчета протяжек .............................................................

39

5.1. Расчёт круглой протяжки ...........................................................

39

5.2. Расчёт прямобочной шлицевой протяжки ................................

45

Библиографический список .................................................................

54

Приложения ...........................................................................................

55

3

ВВЕДЕНИЕ

Применение высокопроизводительного инструмента в современном производстве деталей машин и приборов позволяет снизить затраты, приходящиеся на единицу продукции, за счет значительного снижения времени обработки поверхностей. Это является одним из условий обеспечения конкурентоспособности продукции.

К таким инструментам относятся протяжки – узкоспециализированный и довольно дорогой инструмент, предназначаемый и рассчитываемый для обработки одной или нескольких определенных деталей. Это и обусловливает рентабельность применения протяжек именно в массовом и крупносерийном производствах. Однако в последнее время протяжки стали применяться также и в мелкосерийном производстве, в частности, в приборостроении и станкостроении в тех случаях, когда необходимая точность обработки детали может быть получена только протягиванием, например, при обработке шлицевых отверстий, некруглых отверстий, спиральных канавок в отверстиях и др.

Основными преимуществами протяжек являются:

1)высокая производительность;

2)возможность получать высокие точность и чистоту обработанной поверхности при низкой квалификации рабочих;

3)простота конструкции металлорежущего оборудования;

4)высокая стойкость как между отдельными переточками, так и суммарная, благодаря чему одна протяжка может обработать большое количество деталей – до многих тысяч штук;

5)вследствие указанных черт протяжки являются весьма экономичным инструментом, так как их стоимость, входящая в состав стоимости детали, относительно небольшая.

Высокая производительность при использовании протяжек достигается, несмотря на то, что они работают при малых скоростях резания 3–8 м/мин. Причиной этого является большая длина режу-

4

щих кромок, одновременно участвующих в срезании слоев металла. Так, если при обработке протягиванием отверстия диаметром 30 мм в контакте с деталью будут находиться пять зубьев, то суммарная длина режущих кромок, одновременно участвующих в срезании слоев металла, составит приблизительно 470 мм. Если та же деталь будет обрабатываться трехзубым зенкером с припуском 1,5 мм на сторону, то суммарная длина режущих кромок, одновременно участвующих в резании, будет только около 4,5 мм. Таким образом, суммарная длина режущих кромок протяжки, участвующих одновременно в резании, более чем в 100 раз больше, чем у зенкера. Поэтому производительность протяжки будет значительно превосходить производительность зенкера, хотя он работает со скоростью резания 20–30 м/мин.

Высокая производительность протяжек обусловлена также тем, что каждая протяжка соединяет в себе черновые, чистовые и калибрующие зубья, благодаря чему одной операцией протягивания могут быть заменены две или три отдельные операции. Например, протягивание может быть применено вместо следующих трех операций: зенкерования, предварительного и окончательного развертывания отверстия.

Протяжки имеют высокую стойкость как между отдельными переточками, так и суммарную благодаря тому, что режущие кромки зубьев совершают за цикл обработки самый короткий путь по сравнению с другими инструментами, стойкость черновой части ограничивается оптимальным износом черновых зубьев. Поскольку качество обрабатываемой поверхности в основном определяется геометрией и подачей чистовой части, то стойкость чистовой части определяет стойкость протяжки между переточками. Значит, стойкость черновой части должна быть равна стойкости чистовой, так как при переточках затачиваются все режущие зубья. Поэтому величина подачи на черновых зубьях должна быть вполне определенной. Выбор подачи черновых зубьев из условия равной стойкости обеспечивает полное использование режущих свойств протяжки за весь срок службы.

Протяжки сложны в изготовлении, металлоёмки и поэтому дороги. Экономическая целесообразность их применения оправдывается при обеспечении оптимальных конструкций и режимах резания, качественном изготовлении и правильной эксплуатации.

5

Материалы данного учебного пособия необходимы для формирования у студентов следующих компетенций:

способности собирать и анализировать исходные информационные данные для проектирования технологических процессов изготовления машиностроительной продукции, средств технологического оснащения, автоматизации и управления (ПК-5);

способности принимать участие в разработке средств технологического оснащения машиностроительных производств (ПК-9);

способности разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию машиностроительных производств, оформлять законченные проектно-конструкторских работы (ПК-14);

способности участвовать в организации выбора технологий, средств технологического оснащения, вычислительной техники для реализации процессов проектирования, изготовления, технологического диагностирования и программных испытаний изделий машиностроительных производств (ПК-39);

знания конструктивных особенностей разрабатываемых и используемых в инструментальных комплексах в машиностроении технических средств (ПСК-11.2);

умения выполнять работы по проектированию инструментальных комплексов в машиностроении (ПСК-11.3).

1.КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРОТЯЖЕК

ИИХ НАЗНАЧЕНИЕ

Протяжка – многолезвийный инструмент с рядом последовательно выступающих одно над другим лезвий в направлении, перпендикулярном к направлению скорости главного движения, предназначенный для обработки при поступательном или вращательном главном движении лезвия и отсутствии движения подачи (ГОСТ 25751-83). Большинство протяжек применяются для обработки цилиндрических внутренних и наружных поверхностей заготовок с неизменными формой и размерами по длине обрабатываемой поверхности детали. У протяжек для обработки отверстий главное движение S (прямолинейно-поступательное) по направлению совпадает с осью инструмента. Режущая кромка каждого зуба копирует путь предыдущего, а перемещается параллельно по тра-

6

ектории с углублением в образованную предыдущим зубом поверхность.

Протяжки применяются на протяжных станках. Обработка проводится при сравнительно небольших скоростях резания v = 6…15 м/мин. В последнее время выпускают станки для непрерывного протягивания с обеспечением скорости резания до 45 м/мин.

Протягивание обеспечивает точность размера по 6, 7 квалитету и шероховатость поверхности Ra = 1,25…2,5 мкм, а при применении твердосплавных выглаживателей – Ra = 0,08…0,16 мкм [1, 2].

Конструктивные элементы протяжки рассмотрены на примере круглой протяжки (рис. 1) переменного резания (ГОСТ 20365-74).

Рис. 1. Конструктивные элементы протяжки

Передний хвостовик 1 длиной lх служит для закрепления протяжки в патроне протяжного станка и передачи силы резания. Форма, размеры и тип хвостовика назначаются в зависимости от типа станка и выбираются по ГОСТ 4044-70. Диаметр dх хвостовика протяжки должен быть меньше диаметра предварительно обработанного отверстия на 1…2 мм.

Шейка 2 – промежуточное связующее звено между хвостовиком и рабочей частью протяжки. Диаметр шейки dш протяжки принимают на 1...1,5 мм меньше диаметра хвостовика. Длина шейки lш определяется расчетом.

Направляющий конус 3 служит для облегчения установки протяжки в предварительно обработанное отверстие. Диаметр переднего торца направляющего конуса обычно принимают равным диаметру шейки протяжки. Но в тех случаях, когда диаметр отвер-

7

 

стия значительно превышает диаметр

 

хвостовика, место соединения направ-

 

ляющего конуса с шейкой протяжки

 

следует выполнять ступенчатым (рис. 2).

 

Длина направляющего конуса lн.к (см.

 

рис. 1) зависит от диаметра обрабаты-

Рис. 2. Исполнение

ваемого отверстия. Угол δ (см. рис. 2)

направляющего конуса

определяется расчетом.

протяжек диаметром

Передняя направляющая часть 4 (см.

более 80 мм

рис. 1) служит для центрирования оси

 

 

заготовки относительно оси протяжки

 

перед протягиванием. Форма поперечно-

 

го сечения и размеры передней направ-

 

ляющей соответствуют форме и разме-

 

рам обработанного отверстия заготовки.

 

Длина передней направляющей lп.н зави-

 

сит от отношения длины протягивания к

Рис. 3. Форма сечения

диаметру. Диаметр передней направ-

ляющей dп.н равен номинальному размеру

передней направляющей

обрабатываемого отверстия с полем до-

протяжки для обработки

пуска е8.

литых и штампованных

отверстий

Расстояние от переднего конца про-

 

тяжки до первого зуба lс.ч должно обес-

печить возможность установки протяжки на станке.

Если поверхность отверстия не обрабатывается до протягивания режущим инструментом (получена литьём или штамповкой), то на передней направляющей выполняются три широкие лыски (рис. 3) под углом 120° с оставлением цилиндрических ленточек шириной

10...12 мм.

Рабочая часть 5 (см. рис. 1) служит для срезания всего припуска на протягивание и обеспечения необходимой формы, размеров и шероховатости обрабатываемого отверстия. Рабочая часть имеет длину lp и состоит из черновых, чистовых и калибрующих зубьев.

Черновая часть предназначена для срезания основной части припуска, переходная часть служит для постепенного уменьшения силы при переходе от черновой к чистовой части и для зачистки грубой поверхности после обработки черновыми зубьями. Чистовая режущая часть служит для окончательного формирования про-

8

тягиваемого отверстия, калибрующая – предназначена для сохранения размера протяжки при повторных заточках.

Задняя направляющая часть 6 центрирует протяжку относительно обработанной детали при прохождении через нее калибрующих зубьев по окончании процесса обработки. Форма ее поперечного сечения должна соответствовать форме режущих кромок калибрующих зубьев. Длина задней направляющей lз.н равна длине передней направляющей части, а диаметр задней направляющей dз.н принимают равным диаметру калибрующих зубьев с полем допуска f7.

Задний хвостовик 7 (см. рис. 1) при автоматизированном цикле протягивания предназначен для захвата протяжки патроном и отвода ее в исходное положение. А в процессе протягивания он поддерживается соответствующей кареткой для предотвращения провисания под действием собственного веса. Размеры заднего хвостовика lц соответствуют размерам переднего или меньше. У протяжек, работающих на станках без автоматического цикла, вместо заднего хвостовика выполняется цапфа.

Общая длина протяжки L определяется суммированием длин всех составляющих частей.

2. СХЕМЫ РЕЗАНИЯ

Большое значение при проектировании протяжки имеет схема резания, характеризующая последовательность удаления срезаемого слоя. Схему резания и форму режущих кромок устанавливают в зависимости от назначения протяжки и требуемого профиля заготовки. В настоящее время применяют две схемы резания в зависимости от порядка срезания всего припуска и две схемы в зависимости от порядка срезания каждого слоя припуска.

В зависимости от порядка срезания каждого слоя припуска различают профильную и генераторную схемы резания.

При профильной схеме резания срезание припуска производится протяжкой, все зубья которой имеют профильный контур и срезают профиль, подобный контуру поперечного сечения окончательно обработанной детали (рис. 4, а).

9

Рис. 4. Схемы резания

Признаки профильной схемы резания:

1)форма режущих кромок зубьев подобна окончательно обработанной поверхности;

2)обрабатываемая поверхность формируется главными режущими кромками;

3)в окончательном формировании формы и размеров поверхности принимает участие только последний зуб.

При генераторной схеме резания срезание припуска производится протяжкой, все зубья которой имеют переменный контур, постепенно переходящий от прямолинейной или круглой формы на профильный контур, соответствующий контуру окончательно обработанного этой протяжкой отверстия детали (рис. 4, б).

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]