Введение

В современном машиностроении обработка резанием является главным технологическим методом, обеспечивающим высокое качество и точность обрабатываемых поверхностей деталей. Важнейшей задачей для экономического и социального развития страны является ускорение научно-технического прогресса путем комплексной механизации и автоматизации производства. Эффективность машиностроения должна повыситься за счет изменения структуры парка металлообрабатывающего оборудования, в т. ч. автоматических линий, станков с ЧПУ, роботизированных, оснащенных микропроцессорной и вычислительной техникой гибких автоматизированных комплексов (ГАК) и гибких производственных систем (ГПС), позволяющих быстро и эффективно перестраивать производство на выпуск новых изделий.

Эффективная эксплуатация указанного оборудования невозможна без создания совершенной инструментальной оснастки, обладающей повышенной надежностью, обеспечивающей экономичное, трудосберегающее использование дорогостоящей прогрессивной техники, что обусловливает все более возрастающую роль металлообрабатывающего инструмента. Поэтому специалисты, которым предстоит работать в металлообрабатывающих отраслях промышленности, должны уметь грамотно проектировать различные виды инструментов, в т. ч. и инструментальную оснастку для станков-автоматов, автоматических линий, станков с ЧПУ, быстропереналаживаемых технологических систем с учетом требований к обрабатываемым деталям, особенностям оборудования и эффективности производства.

Таким образом, генеральная линия развития машиностроения – комплексная автоматизация проектирования и производства – требует знания и совершенного владения методами проектирования, обеспечивающими создание высокоэффективных конструкций режущих инструментов.

1. Проектирование шлицевой протяжки

Протяжки являются многозубыми режущими инструментами, применяемыми для обработки отверстий, пазов и наружных поверхностей с простым или произвольным фасонным контуром. При резании протяжками используют только одно, обычно поступательное движение инструмента, скорость которого является скоростью резания. Движения подачи отсутствуют, а срезание слоев металла осуществляется за счет увеличения высоты или ширины последующего зуба относительно предыдущего зуба протяжки.

Если срезание слоев осуществляется за счет превышения высоты последующего зуба по отношению к предыдущему, то такая схема называется обычной или одинарной. Если зубья протяжки разбиты на группы, в пределах которой зубья имеют одинаковую высоту, но различную длину режущей кромки последующего зуба по отношению к предыдущему, то такая схема срезания слоев металла называется групповой. В процессе резания стружка размещается во впадине между зубьями, размеры которой должны быть достаточными для полного размещения стружки.

Протягивание отверстий различной конфигурации с замкнутым контуром называется внутренним протягиванием, а образование наружных поверхностей с незамкнутым контуром с помощью протяжек — наружным протягиванием.

Основные типы внутренних протяжек следующие:

• круглые — для обработки круглых отверстий; квадратные — для протягивания квадратных отверстий из круглого;

• шпоночные — для обработки шпоночной канавки;

• шлицевые прямые или спиральные — для обработки многошпоночных (шлицевых) отверстий;

• фасонные (эвольвентные, остроугольно-шлицевые и т. д.) — для обработки отверстий фасонного профиля; комбинированные и т. п. 

Конструкция внутренних протяжек предусматривает следующие составные части:

• хвостовик, предназначенный для закрепления протяжки в патроне;

• шейка, с переходным конусом соединяющая хвостовик с передней направляющей частью;

• передняя направляющая, обеспечивающая центрирование или направление протяжки в начальный момент работы рабочих зубьев;

• рабочая часть, состоящая из рабочих зубьев;

• калибрующая часть, состоящая из 4—8 калибрующих зубьев;

• задняя направляющая часть, предназначенная для поддержки и -центрирования протяжки при выходе из контакта последних зубьев;

• задний хвостовик, предназначенный для соединения протяжки с патроном на станках для автоматического протягивания.

Передние углы у протяжек измеряют в плоскости, нормальной к режущей кромке. Чем больше передний угол, тем меньше сила протягивания. Рекомендуемые значения переднего угла (средняя величина) зависят от обрабатываемого материала и вида зубьев.

Задние углы у протяжек измеряются в осевой плоскости, совпадающей с направлением перемещения протяжек при протягивании. Средние значения задних углов зависят от типа протяжки и вида зубьев на протяжке.

Калибрующие зубья не имеют подъема зуба и не снимают стружку. По мере износа и переточки режущих зубьев калибрующие зубья последовательно переводят в режущие путем переточки.

Для уменьшения шероховатости и получения высокой точности в конце калибрующих зубьев часто делается несколько уплотняющих зубьев. На режущих зубьях протяжек для дробления стружки и возможности ее удаления из впадины вышлифовываются стружкоделительные канавки. Угол между сторонами канавки принимается в зависимости от диаметра протяжки в пределах от 45 до 60°.

Шлицевые протяжки  предназначены для обработки шлицевых отверстий. В зависимости от требований к точности выполнения отдельных элементов отверстий и их формы протяжки проектируют с различными схемами резания.

Конструкция и основные конструктивные элементы аналогичны рассмотренным выше . Отличными являются рабочая часть, передние и задние направляющие части. Шлицевые канавки в отверстии образуют зубья протяжки, имеющие соответствующую форму режущих кромок. Боковые стороны шлицевых канавок образуются при генераторной схеме резания. Это обеспечивается увеличением диаметра режущих зубьев. Калибрующую часть и заднюю направляющую протяжки делают в соответствии с формой шлицевого отверстия.