ПРОТЯЖКА СБОРНАЯ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для обработки внутренних цилиндрических и фасонных поверхностей.
В настоящее время протяжки для обработки отверстий в основном выполняются с приваренным передним хвостовиком. Соединение переднего хвостовика, выполненного из конструкционной стали, и режущей части осуществляется сваркой трением. Задний хвостовик, как правило, выполняют заодно с режущей частью из инструментальной стали. После выработки ресурса протяжки она утилизируется вместе с передним и задним хвостовиками. Не смотря на то, что хвостовики изнашиваются незначительно, повторное использование их невозможно.
Обзор литературных и патентных источников позволил выявить ряд сборных конструкций протяжек, позволяющих повторное использование хвостовиков протяжек.
Известна сборная протяжка, содержащая режущую часть и хвостовик, соединенный с режущей частью посредством резьбы и центрированием с помощью цилиндрического пояска (Шатин В.П., Шатин Ю.В. Справочник конструктора-инструментальщика. М.: «Машиностроение», 1975, стр. 370).
Недостатком такой сборной протяжки является невозможность точной ориентации конструктивных элементов хвостовика (ориентирующие лыски) относительно конструктивных элементов режущей части (шлицевые или фасонные зубья).
Известна также сборная протяжка, содержащая стержень с передним и задним хвостовиками, на котором последовательно размещены режущие блоки, включающие черновой, чистовой и калибрующий, и направляющие втулки, стянутые гайками, дополнительный калибрующий блок, предназначенный при снятии чернового блока и перешлифовке остальных режущих блоков для установки за последними на стержне, при этом ширина спинки зубьев режущих блоков выполнена с увеличением от чернового к калибрующему (RU №2131334, МПК B23D 43/00 (1995.01), опубл. 10.06.1999).
Изобретением решается задача повышения ресурса протяжки в целом за счет повторного использования стержня с хвостовиками и увеличения количества переточек режущих и калибрующих блоков. Однако выполнение конструкции протяжки в виде стержня с размещенными на нем дисковыми режущими блоками технологически осуществимо и целесообразно лишь для протяжек больших диаметров (не менее 50 мм). В то же время конструкция получается ослабленной за счет уменьшения площади опасного сечения, а возможность снизить усилия резания за счет уменьшения подъема зубьев приведет к увеличению длины протяжки или необходимости выполнить ее из нескольких секций. Таким образом, техническое решение возможно использовать для ограниченного диапазона изделий, имеющих диаметр отверстия меньше 50 мм и сравнительно небольшие длину протягивания и/или величину снимаемого припуска.
1
2
В качестве ближайшего аналога выбрана сборная протяжка, содержащая механически соединенные между собой режущую часть и имеющий ориентирующий участок хвостовик, закрепленный с режущей частью с базированием по диаметру и по торцу, по крайней мере, двумя крепежными элементами, один из которых закрепляет с поджатием к торцу своей конической частью, выполненной со смещением оси крепежного элемента относительно сопряженного конического отверстия режущей части, второй крепежный элемент выполнен аналогично первому без смещения осей или с незначительным смещением, причем величина смещения первого элемента Δh=0,3…1 мм, а второго элемента - Δh=0…0,05 мм в направлении, позволяющем прижать торец хвостовика к опорному торцу режущей части (RU №43485 U1, МПК B23D 43/02 (2000.01), опубл. 27.01.2005).
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение прочности хвостовой части сборной протяжки для средних и больших диаметров (свыше 40 мм).
Указанная задача решается тем, что в протяжке сборной, содержащей режущую часть и имеющий ориентирующий участок хвостовик, механически соединенные между собой с помощью крепежного элемента с базированием по диаметру и по торцу, режущая часть и хвостовик выполнены с резьбовыми участками, при этом режущая часть имеет цилиндрическое центральное отверстие и поперечный паз, а хвостовик - выступающую цилиндрическую часть, у основания которой выполнен выступ, крепежный элемент выполнен в виде дифференциальной гайки, содержащей два резьбовых участка с различными шагами, сопрягаемыми соответственно с резьбовым участком на режущей части и резьбовым участком на хвостовике.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что режущая часть и хвостовик выполнены с резьбовыми участками, при этом режущая часть имеет цилиндрическое центральное отверстие и поперечный паз, а хвостовик - выступающую цилиндрическую часть, у основания которой выполнен выступ, крепежный элемент выполнен в виде дифференциальной гайки, содержащей два резьбовых участка с различными шагами, сопрягаемыми соответственно с резьбовым участком на режущей части и резьбовым участком на хвостовике, позволяет обеспечить точную ориентацию и надежный прижим хвостовика и режущей части за счет технологических конструктивных элементов, таких как цилиндрические поверхности, плоскости и резьбы, и обеспечения максимальных площадей в опасных сечениях, за счет чего достигается повышение прочности хвостовой части сборной протяжки.
Заявителю не известны сборные протяжки с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:
фиг. 1 - протяжка сборная, общий вид;
фиг. 2 - то же, сечение А-А на фиг. 1;
фиг. 3 - то же, сечение Б-Б на фиг. 1;
фиг. 4 - то же, положение опасных сечений;
фиг. 5 - то же, сечение В-В на фиг. 4;
фиг. 6 - то же, сечение Г-Г на фиг. 4.
Протяжка сборная содержит режущую часть 1 и хвостовик 2 механически соединенные между собой дифференциальной гайкой 3.
Режущая часть имеет цилиндрическое центрующее отверстие 4, заканчивающееся торцевым поперечным пазом 5, и резьбовой участок 6. Хвостовик 2 выполнен с ориентирующим участком 7, выступающей цилиндрической частью 8, у основания которой выполнен ответный пазу 5 выступ 9, опорным торцем 10 и резьбовым участком 11.
Дифференциальная гайка 3 содержит два резьбовых участка 12 и 13 с различными шагами.
Сборка протяжки осуществляется следующим образом.
Хвостовик 2 соединяют с режущей частью 1 базированием по цилиндрической поверхности (по диаметру) части 8 и по торцу 10 за счет поперечного паза 5 на режущей части и входящего в него выступа 9 на хвостовике 2. Прижим хвостовика 2 к режущей части 1 осуществляют дифференциальной гайкой 3, резьбовой участок 12 которой сопрягается с резьбовым участком 6 на режущей части 1, а резьбовой участок 13 - с резьбовым участком 11 на хвостовике 2.
Стопорение резьбового соединения осуществляют винтом 14 через проставку 15.
Для сравнения предлагаемой конструкции сборной протяжки и ближайшего аналога приведем расчет максимального усилия протягивания из условия прочности деталей в опасном сечении. Для сравнения выбраны протяжки с диаметром направляющей части 64 мм и диаметром хвостовика 32 мм.
Характеристика деталей ближайшего аналога.
Режущая часть протяжки:
1
2
Площадь опасного сечения F=1919 мм,
Материал детали - сталь Р6М5К5,
р1
Предел прочности на растяжение [σ]=400 МПа,
Максимально допустимое усилие протягивания:
1
p1
1
P=[σ]⋅F=400⋅1919=767 600 Н.
Хвостовик:
2
2
Площадь опасного сечения F=545,6 мм,
Материал детали - сталь 40Х,
p2
Предел прочности на растяжение [σ]=300 МПа.
Максимально допустимое усилие протягивания:
2
p2
2
Р=[σ]⋅F=300⋅545=163 500 Н.
Характеристики деталей предлагаемого решения:
Опасное сечение №1 (сечение В - В на фиг. 4).
Гайка:
1
2
Площадь опасного сечения F=2199 мм,
Материал детали - сталь 40Х,
p1
Предел прочности на растяжение[σ] =300 МПа.
Максимально допустимое усилие протягивания:
p1
1
Pi=[σ]⋅F=300⋅2919=659 700 Н.
Режущая часть протяжки:
2
2
Площадь опасного сечения F=905 мм,
Материал детали - сталь Р6М5К5,
p2
Предел прочности на растяжение[σ] =400 МПа.
Максимально допустимое усилие протягивания:
2
p2
2
Р=[σ]⋅F=400⋅905=362 000 Н.
Опасное сечение №2 (сечение Г - Г на фиг. 4).
Гайка:
1
2
Площадь опасного сечения F=1852 мм,
Материал детали - сталь 40Х,
p1
Предел прочности на растяжение [σ]=300 МПа.
Максимально допустимое усилие протягивания:
1
p1
1
P=[σ]⋅F=300⋅1852=555 600 Н.
Хвостовик:
2
2
Площадь опасного сечения F=804 мм,
Материал детали - сталь 40Х,
p2
Предел прочности на растяжение [σ]=300 МПа.
Максимально допустимое усилие протягивания:
2
p2
2
Р=[σ]⋅F=300⋅804=241 200 Н.
Как показывают расчеты, лимитирующим элементом выступает хвостовик протяжки, и предлагаемая конструкция позволяет добиться значительно более высокого (на 47,5%) усилия протягивания без опасности разрушения этого элемента.
Процесс работы сборной протяжки выглядит следующим образом. Заготовку устанавливают на столе протяжного станка и предварительно ориентируют ее. После этого включают вспомогательное движение станка и опускают протяжку. После того как передний хвостовик 2 протяжки прошел сквозь отверстие в заготовке и был захвачен рабочим патроном станка, включают главное движение резания - поступательное перемещение протяжки. Первыми в работу вступают черновые зубья, снимающие максимальный припуск. При этом на протяжку действуют максимальные растягивающие напряжения, которые не превышают допустимых напряжений в опасных сечениях. После обработки заготовки, ее снимают со стола, а протяжку поднимают за задний хвостовик вспомогательным патроном. После возвращения протяжки в исходное положение ее задний хвостовик освобождают.
Протяжка сборная может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением известных материалов и современных инструментов.