Всё и сразу / Протяжки квадратная сторона 22

Протяжка - многолезвийный инструмент, осуществляющий снятие припуска без движения подачи за счет превышения высоты или ширины последующего зуба по отношению к высоте или ширине предыдущего. Главное движение, осуществляющее процесс резания, поступательно прямолинейное, реже - вращательное. Протягивание - одно из наиболее высокопроизводительных процессов обработки деталей резанием, это достигается одновременным нахождением в работе нескольких зубьев инструмента. Протяжки позволяют получать поверхности высокой точности (IT6-IT8) и низкой шероховатости (Ra 0,32-2,5 мкм).

Протяжки - сложный, узкоспециализированный и дорогостоящий инструмент, поэтому их широко применяют в массовом и серийном производстве. В мелкосерийном производстве протяжки используют лишь тогда, когда другим способом нельзя получить необходимую форму и точность поверхности детали, например, шлицевые и винтовые отверстия.

Протяжки применяют для обработки внутренних (замкнутых) и наружных (открытых) поверхностей деталей. Соответственно различают внутренние и наружные протяжки. Разновидностью протяжек являются прошивки, конструкция которых подобна конструкции протяжек, однако в процессе резания прошивки подвергаются в основном сжимающим усилиям, а протяжки работают на растяжение.

Протягивание осуществляется на универсальных протяжных станках с горизонтальной или вертикальной компоновкой со скоростью резания V = 6...10 м/мин. Размерные возможности обработки ограничиваются силой тяги, создаваемой приводом на хвостовике протяжки и длиной рабочего хода ползуна (табл. 4.1). Прошивание осуществляется на прессах.

Таблица 4.1. Эксплуатационные характеристики горизонтальных протяжных станков

Модель станка	Тип патрона	Lст, мм	Тяговое усилие, кН	Ход ползуна, мм
7510	Клиновой	190	102	1400
7520	Клиновой	200	204	1600
7530	Быстросменный автоматический	280	306	1800
7540	Быстросменный автоматический	380	408	2000

Условия задачи. Рассчитать и сконструировать квадратную протяжку для обработки квадратного отверстия стороной S. Длина протягиваемого отверстия l = 40 мм. Материал заготовки сталь 50Г. Предварительное значение диагонали квадратного отверстия было равно D.

S = 25,85H11= мм

D = 29.5H12= мм

Механические свойства стали МПа

Решение.

Отверстие протягивают на горизонтально-протяжном станке 7540

. Патрон быстросменный автоматический по ГОСТ 16885 — 71*.

Наибольшая длина хода салазок 2000 мм.

Выбираем материал протяжки :

Т. к. обрабатываем материал – сталь 50Г (НВ 200 … 300), то выбираем материал протяжки – инструментальную сталь марки Р18.

Количество ступеней зубьев – m с постоянной подачей на зуб в пределах каждой ступени . Количество ступеней принимается равным четырем (m = 4) для квадратных протяжек с расстоянием между сторонами S <= 15 и равным четырем (m = 4) при S>15 мм.

Предварительное отверстие под квадратную и шестигранную протяжки делается обычно сверлом и имеет наибольший диаметр Do (мм), равный расстоянию S между сторонами протягиваемого отверстия (диаметр вписанной окружности), т.е.

Do = Smin или Do = Smin – (0.3 … 0.5)

Smin = 25,85 мм

Do = 25,85 мм

Главные режущие кромки располагаются на углах зубцов и имеют форму дуг концентрических окружностей, диаметр которых d постоянно увеличивается от первого зуба к последнему.

Диаметр последнего режущего и калибрующих зубцов.

dп = Dmax -

где Dmax – наибольший размер протягиваемого отверстия между углами – диаметр описанной окружности.

- разбивание или усадка отверстия, принимаемая = 0.015 мм (округленно 0.02 мм) получаем

Dmax = D + IT = 29.5 +0.21=29.71мм

dп = 29.71 – 0.02 = 29.69 мм

Прямые стороны профиля зубцов являются вспомогательными кромками. Расстояние между ними, постоянное для всех зубцов протяжки, определяется следующими условиями:

Sп = Smax -

Smax = S + IT = 25,85 + 0.13 = 25,98 мм

Sп = 25.98 – 0.02 =25,96 мм

Стружечные канавки на таких протяжках выполняются круговые, что значительно облегчает изготовление и заточку зубцов. При пересечении спинки стружечной канавки с плоскостями задних граней, примыкающих к прямым участкам режущей кромки, образуются так же гиперболы. Размеры стружечной канавки следует по возможности принимать по основному ряду, хотя на нескольких первых зубцах для обеспечения прочности протяжки приходится иногда прибегать к мелкой канавке.

Глубина стружечной канавки в различных местах поперечного профиля зуба имеет переменное значение: на главных кромках канавка имеет полную глубину , а на вспомогательных – уменьшенную.Возможны случаи, когда на плоских сторонах зубцов канавка совершенно исчезает. Чтобы облегчить движение протяжки в отверстии, такие зубцы снабжают продольной канавкой глубиной до 0.5 мм. Необходимо, чтобы размер Sп не возрастал к концу протяжки, а уменьшался в пределах допуска; в противном случае возможно заклинивание протяжки в отверстии, что может привести к ее разрушению или вырову металла со стенок отверстия.

Подъем на зуб на сторону S_z выбирают по табл. 105 /1. стр. 275/. Величину S_z можно также выбирать по нормативам режимов резания для протягивания. Принимаем Sz = 0,045 мм.

Между режущими и калибрующими зубьями делают несколько (два — четыре) зачищающих зубьев с постоянно убывающим подъемом на зуб. Для нашего примера принимаем z₃ = 3 и распределяем подъем на зуб следующим образом: 1/2 Sz = 0,0225 мм; 1/3 Sz = 0,015 мм; 1/6 Sz = 0,0075 мм.

3. Профиль, размеры зуба и стружечных канавок между зубьями выбирают по табл. 106 /1. стр. 276/ в зависимости от площади слоя металла, снимаемого одним режущим зубом протяжки. Необходимо, чтобы площадь сечения стружечной канавки между зубьями отвечала условию

где k — 4 — коэффициент заполнения канавки (выбираю по табл. 107 /1. стр. 277/); F_K — площадь сечения канавки, мм²; Fc — площадь сечения среза металла, снимаемого одним зубом, мм².

F_c = 40*0,1 = 4 мм².

Находим F_K = kF_c =4*4 = 16 мм².

Пользуясь табл. 106 /1. стр. 276/ для ближайшего большего значения F_K = 19.62 мм², при прямолинейной форме стружечной канавки зуба принимаем: шаг протяжки t = 12 мм; глубина канавки h = 5 мм; длина задней поверхности b = 4 мм; радиус закругления канавки r = 2.5 мм

Шаг калибрующих зубьев tк квадратных протяжек принимаем равным

tк = 0.8*t = 0.8*12 = 10 мм.

Для получения лучшего качества обработанной поверхности шаг режущих зубьев протяжки делают переменным: от t + (0,2 ... 1) до t — (0,2 ... 1 мм). Принимаем изменение шага ±0,2 мм. Тогда из двух смежных шагов один равен 12 + 0,2 = 12,2 мм, а второй — 12 - 0,2 = 11,8 мм.

Фаска f на калибрующих зубьях плавно увеличивается от первого зуба к последнему с 0,2 до 0,6 мм.

Геометрические элементы лезвия режущих и калибрующих зубьев принимаем передний угол ;

задний угол ;

.

Число стружкоразделительных канавок и их размеры выбираем по табл. 108 /1. стр. 276/. Предельное отклонение передних углов всех зубьев ±2°, задних углов режущих зубьев ±30', задних углов калибрующих зубьев ±15'.

Число канавок n = 4; m = 1 мм; hк = 0.6 мм; r = 0.3 мм;

Максимальное число одновременно работающих зубьев

Определяем размеры режущих зубьев. Размер первого зуба принимаем равным размеру передней направляющей части: d = 22 мм. Диаметр каждого последующего зуба увеличиваем на 2Sz. На последних трех зачищающих зубьях, предшествующих калибрующим зубьям, подъем на зуб постепенно уменьшаем по данным п. 2.

Размер калибрующих зубьев

d_K = D_rnax ± = 29.71 — 0,01 = 29,7 мм,

где S_max = 29.71 мм — максимальный размер обработанного отверстия;

— изменение диаметра отверстия после протягивания (при увеличении диаметра отверстия — со знаком «—», а при уменьшении — со знаком «+»); определяем для каждого материала и толщины стенок протягиваемой заготовки опытным путем. В большинстве случаев при протягивании заготовок из стали увеличение диаметра отверстия составляет 0,005—0,01 мм; при протягивании заготовок из вязких сталей уменьшение достигает 0,01 мм. При обработке отверстий с большими полями допусков (11 — 17-й квалитеты) размер калибрующих зубьев S_H — S_max — .(0,01 ...0,015) мм. Вычисленные размеры зубьев сводят в таблицу, помещаемую в рабочем чертеже протяжки. Предельные отклонения диаметров режущих зубьев не должны превышать 0,01 мм, а калибрующих зубьев 0,005 мм.

8. Число режущих зубьев подсчитываем по формуле и затем уточняем по таблице размеров зубьев:

где А — припуск на протягивание;

Припуск на диаметр под протягивание.

А = D – d = 29.71 – 22 = 7.71 мм.

Принимаем Zp = 40 ^:

Число калибрующих зубьев зависит от типа протяжки:

для прямоугольной zк = 4.

Длину протяжки от торца хвостовика до первого зуба принимают в зависимости от размеров патрона, толщины опорной плиты, приспособления для закрепления заготовки, зазора между ними, длины заготовки и других элементов

где — длина входа хвостовика в патрон, зависящая от конструкций патрона (принимаем = 120 мм);

— зазор между патроном и стенкой опорной плиты станка, равный 5— 20 мм (принимаем l₃ = 15 мм); l_с — толщина стенки опорной плиты протяжного станка (принимаем = 65 мм); — высота выступающей части планшайбы (принимаем = 30 мм); — длина передней направляющей (с учетом зазора );

мм.

Находим = 120 + 15 + 65 + 30 + 40 =270 мм.

11. Выбираем конструктивные размеры хвостовой части протяжки. По ГОСТ 4044—70* принимаем хвостовик типа 2, без предохранения от вращения с наклонной опорной поверхностью (см. табл. 101) /1. стр. 270/:

; ; мм;

мм; мм; мм; мм;

мм; мм; ;

диаметр передней направляющей d5 принимаем равным диаметру предварительного отверстия заготовки с предельным отклонением по е8:

;

длину переходного конуса конструктивно принимаем

мм;

длину передней направляющей до первого зуба –

мм.

Таким образом, полная длина хвостовика

мм

Диаметр задней направляющей протяжки должен быть равен диаметру протянутого отверстия с предельным отклонением по /7, прочие размеры задней направляющей — по табл. 111 /1. стр. 281/.

12. Определяем общую длину протяжки:

мм

где мм;

— длина режущих зубьев;

мм;

- длина зачищающих зубьев;

мм;

- длина калибрующих зубьев;

мм;

— длина задней направляющей (принимаем по табл. 111 /1. стр. 281/ в зависимости от диаметра задней направляющей Dи). Этот диаметр равен наименьшему размеру протянутого отверстия: S = SminH11, выполненного с полем допуска f7, т. е. = 30 мм.

Тогда

L₀ =270 + 480 + 36 + 40 + 30 = 644 мм

Принимаем L₀ = 644js 17 (±3,15).

13. Максимально допустимая главная составляющая силы резания

Поправочные коэффициенты на измененные условия резания: = 1 (для ); К_с — 1 (при применении смазочно-охлаждающей жидкости); К_и = 1 (для зубьев протяжки со стружкоразделительными канавками); тогда сила резания

H

Если полученная сила Р_гmax превышает тяговую силу станка, приведенную в его паспортных данных, необходимо уменьшить z_raax (т. е. увеличить шаг зубьев) или уменьшить подъем на зуб S_г. В данном случае тяговая сила станка равна 800000 Н следовательно, обработка возможна.

14. Проверяем конструкцию протяжки на прочность.

Рассчитаем конструкцию на разрыв во впадине первого зуба

где F -площадь опасного сечения во впадине первого зуба

— напряжение в опасном сечении

МПа

Напряжение в опасном сечении а не должно превышать допустимого напряжения (табл. 112) /1. стр. 283/. Мпа.

Приведем расчет для сечения хвостовика :

МПа

Полученное напряжение также допустимо для хвостовика из легированной стали 40Х.

Рассчитаем хвостовик на смятие

где f1 — опорная площадь замка;

откуда допустимое напряжение при смятии

МПа

Допустимое напряжение при смятии не должно превышать 600 МПа, что выполняется. Для данных условий работы режущую часть протяжки изготовляют из стали Р18, а хвостовик — из стали 40Х.

15. Предельные отклонения на основные элементы протяжки и другие технические требования выбираем поГОСТ 9126—76*.

16. Центровые отверстия выполняем по ГОСТ 14034—74*, форма В.

17. Выполняем рабочий чертеж протяжки с указанием основных технических требований.