- •4. Инструментальные материалы и области их применения
- •4.1. Инструментальные стали
- •4.2. Металлокерамические твердые сплавы
- •4.3. Неметаллические инструментальные материалы
- •5. Общие принципы расчета геометрических параметров инструмента
- •5.1. Единая геометрия режущего лезвия
- •6. Фасонные резцы
- •6.1. Анализ углов радиальных фасонных резцов
- •6.2. Профилирование радиальных фасонных резцов
- •6.3. Конструктивные элементы фасонных резцов
- •7. Протяжки
- •7.1. Режущая и калибрующая части протяжки
- •7.2. Оптимизация параметров режущих зубьев
7.1. Режущая и калибрующая части протяжки
Поскольку протяжка является чистовым инструментом, припуск под протягивание должен рассчитываться с учетом полей допусков на размеры изготавливаемой поверхности. Например, расчетный припуск под протягивание гладкого цилиндрического отверстия необходимо определять с помощью формулы
(7.1)
где Dmax – наибольший возможный диаметр готового отверстия, а Do min – наименьший возможный диаметр предварительно выполненного отверстия.
Рис. 7.2. К расчету припуска под протягивание паза |
(7.2)
где
Аналогично определяют величину A при других конфигурациях профилей.
Рис. 7.3. Схемы резания при протягивании |
Уменьшение активной ширины режущих кромок позволяет при обработке одной и той же заготовки придать протяжке с групповой схемой резания больший подъем, чем имеет протяжка с одинарной схемой.
Пусть для получения некоторого контура используется протяжка одинарной схемы резания с подъемом на зуб az. Создадим для обработки этого же контура виртуальную протяжку с групповой схемой резания, для чего разобьем периметр контура на k равных по длине участков, каждый из которых будет обрабатываться соответствующим зубом группы. Чтобы сохранить производительность операции, придадим новой протяжке подъем aгр = kaz.
Оценим силу резания при работе реальной и виртуальной протяжек. Из теории резания известно, что ширина среза влияет на силу резания в степени х ≈ 1, а толщина среза – в степени y < 1. Следовательно, при прочих равных условиях сила резания при работе протяжки с групповой схемой окажется в k1– y раз меньше, чем при работе протяжки с одинарной схемой.
Относительно меньшие силы резания и лучшие условия врезания зубьев (они обеспечиваются увеличенной толщиной среза) – это основные причины, по которым протяжки с групповой схемой резания целесообразно применять при обработке заготовок с повышенной твердостью поверхностного слоя, например, отливок и штамповок.
Припуск A, как правило, распределяют между зубьями режущей части протяжки неравномерно. Для улучшения условий работы калибрующих зубьев нескольким последним режущим зубьям (назовем их чистовыми) придают уменьшенный по сравнению с остальными (черновыми) зубьями подъем a′z. Количество чистовых зубьев назначают в диапазоне z′ = 1÷4. Чистовые зубья не делят на группы, каждый из них обрабатывает контур изделия полностью.
Весь контур при любой схеме резания обрабатывает и первый черновой зуб, которому придают нулевой подъем (например, диаметр первого зуба круглой протяжки делают равным диаметру отверстия в заготовке). Таким образом, первый зуб протяжки не снимает припуска, а зачищает поверхность заготовки, стабилизируя тем самым работу остальных зубьев инструмента.
Баланс припуска, т.е. распределение припуска между зубьями протяжки при одинарной схеме резания имеет вид
(7.3)
где z – количество черновых зубьев (с учетом первого); A′ – суммарный припуск, снимаемый чистовыми зубьями. Если все чистовые зубья имеют одинаковый подъем, то A′ = a′z z′.
Из (7.3) количество черновых зубьев протяжки одинарного резания
(7.4)
При групповой схеме резания баланс припуска имеет вид
(7.5)
а количество черновых зубьев протяжки
(7.6)
В последних формулах т – число групп; zгр – количество зубьев в группе.
Значения a′z и z′ должны быть подобраны таким образом, чтобы при заданном значении az или aгр расчет по формулам (7.4) и (7.6) давал целое число черновых зубьев без какого-либо округления.
Пример 7.1. Круглая протяжка одинарной схемы резания имеет подъем черновых зубьев 0,048 мм и предназначена для обработки отверстия 32+0,025 в заготовке с отверстием 30,5 ± 0,1. Сколько режущих зубьев имеет протяжка?
Из (7.1):А= 0,8125 мм.
Разделим Анаaz, чтобы найти максимально возможное число черновых зубьев, снимающих припуск (т.е. без учета первого зуба):А / az≈ 16,927(z– 1) = 16.
Из (7.3):A′ =А–az(z– 1) = 0,0445 мм.
Распределим A′ между двумя (z′ = 2) чистовыми зубьями:a′z1= 0,0245;a′z2= 0,02 мм.
Общее число режущих зубьев протяжки: zр=z+z′ = 19.
Рис. 7.4. Стружечные канавки протяжек |
Положение передней поверхности отдельного зуба протяжки и конфигурация пространства, в котором размещается снимаемая зубом стружка, определяется формой стружечной канавки. Наибольшее распространение получили канавки, спинка зуба которых очерчена дугой окружности (рис. 7.4,а). Плавное сопряжение спинки зуба с дном канавки обеспечивает устойчивое сворачивание сливной стружки в плотный валик. Размеры канавок этого типа для нескольких часто встречающихся на практике шагов t зубьев приведены в табл. 7.2.
7.2. Размеры стружечных канавок, мм | |||||||||
t |
h |
c |
r |
R |
t |
h |
c |
r |
R |
8 |
2,5 |
3 |
1,25 |
5 |
14 |
3 |
4 |
1,5 |
10 |
3 |
1,5 |
4 |
2 | ||||||
10 |
7 |
5 |
2,5 | ||||||
4 |
2 |
6 |
3 | ||||||
12 |
3 |
4 |
1,5 |
8 |
16 |
5 |
4,5 |
2,5 |
12 |
4 |
2 |
6 |
3 | ||||||
5 |
2,5 |
7 |
2,5 |
При обработке материалов, образующих стружку надлома (например, чугуна и бронзы), применяют канавки с прямолинейной спинкой (рис. 7.4,б), при протягивании длинных поверхностей – канавки с увеличенным шагом t′ и прямолинейными спинкой и дном (рис. 7.4,в). Ширину спинки зуба таких канавок выбирают в диапазоне c = (0,25...0,4)t, а радиус закругления впадины r = (0,5...0,75)h.
Площадь рабочего сечения канавок принимается пропорциональной площади круга радиусом 0,5h. Для канавок первого и второго типа
(7.7)
для канавки третьего типа
Ориентировочное значение шага режущих зубьев протяжки может быть рассчитано с помощью эмпирической зависимости
(7.8)
в которой Lo – длина обрабатываемой поверхности; = 1,25...1,5 при одинарной схеме срезания припуска и = 1,45...1,9 при групповой схеме.
В качестве окончательного выбирают попадающее в рассчитанный интервал значение t из стандартного ряда: 4,5; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25.
Длина режущей части протяжки
(7.9)
Калибрующие зубья протяжки снимают срез, сечение которого существенно меньше, чем у черновых режущих зубьев, поэтому (с целью уменьшения общей длины протяжки) шаг tк калибрующих зубьев может быть уменьшен по сравнению с t без потери работоспособности инструмента. Чаще всего полагают tк ≈ (2/3)t, выбирают ближайшее значение из стандартного ряда шагов и в соответствии с ним – размеры стружечной канавки.
Рис. 7.5. Калибрующий зуб протяжки |
7.3. Количество калибрующих зубьев протяжек
| |
Квалитет точности |
z к |
6 |
8 |
7 |
7 |
8 |
6 |
9 |
5 |
10 |
4 |
св. 10 |
2÷3 |
У нерегулируемых протяжек калибрующие зубья не только зачищают поверхность после режущих зубьев, а и служат резервом этих зубьев. По мере заточек такой протяжки ее чистовые режущие зубья превращают в черновые, а калибрующие – в чистовые режущие. Естественно, чем меньше поле допуска на калибрующие зубья протяжки, тем быстрее происходят эти превращения. Для увеличения полного периода стойкости (срока службы) протяжек, которые обрабатывают точные профили, у них делают большее число калибрующих зубьев zк (табл. 7.3).
Длина калибрующей части протяжки
(7.10)