6.3 Сили різання при протягуванні і розрахунок протяжок на міцність

Сила різання при протягуванні залежить від властивостей оброблюваного матеріалу, товщини і ширини шару, що зрізується, геометрії та затуплення зубів, властивостей змащувально-охолоджувальної рідини і т. ін.

Сумарна сила різання, яка виникає при протягуванні, може бути розкладена на складові, з яких головною є сила Рz, направлена уздовж осі протяжки (уздовж руху різання). Інша складова Ру направлена нормально до осі протяжки. У разі обробки отвору її елементарні доданки взаємно урівноважуються і Ру на протяжку не діє, а при зовнішньому протягуванні сприймається повзуном верстата. Складова сили різання Рх виникає тільки при косих зубах зовнішніх протяжок.

Складові сили різання Рх і Ру відносно невеликі, стискають матеріал протяжки і при звичайному розрахунку її на міцність не враховуються.

Головну складову сили різання при протягуванні, силу Рz визначають за формулою

Р_z = pfz_max , (6.3)

де р - питома сила різання, кг/мм²;

f = b  а - площа шару, що зрізується одним зубом протяжки, причому - ширина шару, яка дорівнює ефективній довжині різальної кромки одного зуба (рис. 6.5);

а - підйом на зуб;

- максимальне число зубів протяжки, що може одночасно перебувати у контакті з оброблюваною деталлю (l_д - довжина обробленої поверхні; t - крок зубів протяжки).

Тут береться до уваги тільки ціла частина виразу z_max, а дріб відкидається. Якщо на деталі є виточка, то максимальне число одночасно працю-ючих зубів протяжки визначається без проміжку з виточкою.

Таким чином, головна складова сили різання при протягуванні визначається як

. (6.4)

Питома сила різання р при протягуванні підкоряється за-гальній закономірності, яка при-таманна різанню металів, а саме: із зменшенням товщини шару металу, що зрізується, питома сила різання зростає (рис. 6.6). Емпіричні залежності р = f(а) для різних матеріалів (табл. 6.1) складені за літературними даними. Це дозволяє підвищити ступінь автоматизації розрахунків робочої частини протяжки. Значення питомих сил різання визначені при звичайно рекомендованих передніх і задніх кутах зубів протяжки, складі змащувально-охолоджувальної рідини і при зношенні зубів по задній поверхні у протяжок для обробки отворів до 0,3 мм, у протяжок для зовнішнього протягування до 0,5 мм.

Таблиця 6.1 – Формули для визначення питомої сили різання р, кг/мм², за значенням підйому на зуб а, мм

Матеріал	Твердість	Формула для визначення р
Вуглецева сталь	НВ < 197
	НВ =198-229
	НВ > 229
Легована сталь	НВ <197
	НВ =198-229
	НВ > 229
Сірий чавун	НВ < 180
	НВ> 180
Ковкий чавун	-

Із діаграми (рис. 6.6) випливає дуже істотний висновок щодо конструювання протяжок: з точки зору зменшення сили протягування вигідніше розробляти протяжки, які зрізують більш товсті шари металу.

Міцність протяжок перевіряється за формулою

(6.5)

де F - площа небезпечного перетину протяжки, мм²;

[σ]- допустиме напруження, кг/мм²;

Рz – головна складова сили різання при протягуванні.

Небезпечний перетин протяжки може знаходитися на хвостовику, якщо хвостовик приварений із сталі марки 40Х. А коли протяжка виготовлена цілком із інструментальної сталі, то небезпечним може бути перетин по западині перед першим зубом. Перевіряється в обох перетинах.

Допустиме напруження для сталі марки 40Х - σ=25 кг/мм², для сталі ХВГ - σ= 30 кг/мм², для швидкорізальної сталі Р6М5 - σ= 35-40 кг/мм²

Силу протягування визначають ще і за формулою

Рz = F l_b , (6.6)

де F = - сила різання, кг/мм, що діє на 1 мм довжини різальної кромки протяжки при даній величині підйому на зуб;

l_b = bz_max - найбільша сумарна довжина, мм, різальних кромок усіх одночасно працюючих зубів.

У більшості випадків площа поперечного перетину протяжок зовнішнього протягування не пов'язана безпосередньо з розмірами заготовки. Розміри поперечного перетину цих протяжок можуть варіюватися у досить широких межах і призначаються виходячи із конструктивних міркувань. Звичайно ці розміри настільки значні, що матеріал протяжки працює з великим запасом міцності. Тому зовнішні протяжки, як правило, на міцність не розраховуються.