ПРОТЯЖКА С "ШАБЕРОМ" ДЛЯ ОБРАБОТКИ ШЛИЦЕВЫХ ОТВЕРСТИЙ

Полезная модель относится к металлообработке (металлорежущим инструментам): к протяжкам для шлицевых отверстий с прямобочным профилем с центрированием по наружному диаметру в изделиях, изготовленных из конструкционных материалов (детали коробок скоростей автомобилей, буровых установок, металлорежущих станков, сельхозмашин и т.п.)
Используемые для протягивания вышеперечисленных поверхностей в изделиях, изготавливаемых из конструкционных труднообрабатываемых материалов и материалов с высокой твердостью, стандартные протяжки, как показывает опыт их практической эксплуатации, обладают одним существенным недостатком: переходные и чистовые шлицевые и круглые зубья (их количество в зависимости от типоразмера шлицевого отверстия [1] от 8 до 15 на один типоразмер протяжки), спроектированные с незначительным подъемом на зуб (от 0,03 мм. до 0,006 мм. на сторону), интенсивно изнашиваются по причине значительных контактных перегрузок. Ниже приведен расчет, объясняющий причину их интенсивного износа.
2
По данным [2] проведен расчет удельных контактных нагрузок на передней поверхности переходных и чистовых шлицевых и круглых зубьев протяжек из быстрорежущей стали для обработки шлицевых отверстий с прямобочным профилем с центрированием по наружному диаметру комбинированных переменного резания [1] в изделиях из легированной стали марки 40Х по ГОСТ 19265-83 с твердостью НВ 230…302 (данная марка легированной стали с указанной твердостью широко применяется для изготовления зубчатых колес и блоков в силовых передачах грузовых автомобилей, сельхозмашин, буровых установок и т.п.). В соответствии с данными (гл. VIII, табл.12, [3]) для быстрорежущей стали марки Р6М5 по ГОСТ 19265-83 (и ее аналога - быстрорежущей стали марки Р18 по ГОСТ 19265-83) [G]вр=2600…3000 МПа (260…300 кг/мм). Результаты расчета представлены в таблице 1.
Таблица 1.Анализ удельных контактных нагрузок на передней поверхности переходных и чистовых шлицевых и круглых зубьев протяжек из быстрорежущей стали. Охлаждение - масло индустриальное И-12А.
Подъем на зуб (S<sub>z</sub>),мм.
Сила резания (F) на 1 мм. длины режущей кромки, кг/мм
Удельная сила (q<sub>0</sub>=F/S<sub>z</sub>), кг/мм<sup>2</sup>
Превышение допустимой нагрузки, %
Передний угол, γ°
Передний угол, γ°
Передний угол, γ°
5
10
15
5
10
15
5
10
15
0,010
7,95
4,90
3,77
795
490
377
184
75
35
0,015
9,30
6,12
4,79
620
408
320
121
46
14
0,020
10,20
7,14
5,70
510
357
286
82
28
2
0,025
11,50
8,16
6,73
460
327
269
64
17
0
0,030
12,65
9,28
7,75
422
310
259
51
10
0
2
Как следует из проведенного анализа, при всех значениях переднего угла, переходные и чистовые шлицевые и круглые зубья с подъемом от 0,006 мм. до 0,020 мм. работают с удельной нагрузкой, превышающей допустимую на 2%-184% (при расчетах принималась [G]вр=280 кг/мм). Только использование переднего угла, равного 15°, при подъемах на зуб от 0,025 мм. и выше обеспечивает чистовым зубьям нагрузку на пределе допустимой. Однако следует отметить, что подъем на зуб, равный 0,020 мм. и менее (как следует из данных [1]) имеют более 80% чистовых зубьев всех типоразмеров анализируемых протяжек.
Основное назначение переходных и чистовых зубьев: сформировать шероховатость протянутой поверхности по наружному диаметру.
Задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств протяжек путем исключения из их конструкций переходных и чистовых зубьев, работающих с удельными контактными нагрузками, превышающими допустимые для материала рабочей части [G]вр, уменьшение за счет этого длины ее рабочей части и, как следствие, повышение при этом производительности обработки при обеспечении требуемой шероховатости наружной базовой поверхности шлицевого отверстия..
Для достижения поставленной цели в конструкцию рабочей части протяжки для шлицевых отверстий с прямобочным профилем с шириной шлицевого паза от 6 мм и более с центрированием по наружному диаметру, взамен переходных и чистовых шлицевых режущих зубьев вводятся три зуба с диаметральными размерами, равными размеру калибрующих зубьев, на задней поверхности которых наносится сетка мелкоразмерных стружкоразделительных канавок, расположенных в шахматном порядке друг относительно друга. Величина подъема на первом дополнительном зубе (он является последним режущим зубом протяжки) должна обеспечивать величину контактных нагрузок в пределах допустимой для материала рабочей части протяжки.
На фиг.1 представлены три калибрующих зуба протяжки, на фиг 2 - конструктивные и геометрические параметры стружкоразделительных канавок и их расположение на наружных диаметрах три калибрующих зуба протяжки.
Параметры стружкоделительных канавок выбраны конструктивно, а именно: глубина стружкоразделительных канавок превышает подъем на зуб последнего режущего зуба на 0,3…0,5 мм.; шаг между стружкоразделительными канавками составляет 2,0 мм., расстояние от точки перегиба шлицевого профиля до первой стружкоразделительной канавки составляет 1,5 мм., угол профиля стружкоразделительных канавок составляет 45°, радиус дна стружкоразделительных канавок равен 0,2…0,3 мм.
Исключение из конструкции рабочей части протяжек переходных и чистовых шлицевых зубьев рабочей части протяжек, обеспечит: значительное снижение трудоемкости изготовления протяжек; позволит сократить длину рабочей части протяжек, и как следствие этого, будет уменьшен расход остродефицитного инструментального материала, каким являются быстрорежущие стали, а также будет обеспечено повышение производительности операции протягивания за счет работы инструментом с более короткой рабочей частью.
Список использованных источников информации:
1. Протяжки для шлицевых отверстий с прямобочным профилем с центрированием по наружному диаметру комбинированные переменного резания. Конструкция и размеры. ГОСТ 24818-81 - ГОСТ 24823-81.М.: Госкомитет СССР по стандартам. 1982.
2. Протяжки для обработки отверстий / Д.К.Маргулис, М.М.Тверской, В.Н.Ашихманов и др. М.: Машиностроение, 1986, - 232 с.
3. Конструкционные материалы: Справочник / Б.Н.Арзамасов и др.: Под общ. ред. Б.Н.Арзамасова. - М.: Машиностроение, 1990.