ЧИСТОВАЯ ПРОТЯЖКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ УСТУПОВ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для чистовой обработки уступов, имеющих радиусный участок.
Известна протяжка для обработки радиусных поверхностей, содержащая корпус, размещенные на нем зубья, выполненные по профильной схеме (Щеголев А.В. Конструирование протяжек /А.В.Щеголев. - М.: Машгиз, 1960, стр.295).
Данные протяжки, как правило, содержат зубья только радиусного профиля и могут быть изготовлены в технологическом корпусе, как круглые протяжки. Они не применяются для обработки более сложных поверхностей, сочетающих прямолинейные и криволинейные участки, по причине технологических трудностей при их изготовлении.
Известна также протяжка для обработки уступов с радиусным участком, содержащая корпус, размещенные на нем зубья, выполненные по генераторной схеме (Щеголев А.В. Конструирование протяжек /А.В.Щеголев. - М.: Машгиз, 1960, стр.296-297).
Протяжки такого типа являются высокотехнологичными и имеют широкое применение. Их недостатком является отсутствие необходимых задних углов, что приводит к низкому качеству обработанной поверхности при обработке вязких и труднообрабатываемых материалов.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве ближайшего аналога, является чистовая протяжка для обработки уступов на шатуне на оборудовании фирмы «Burr», содержащая корпус, размещенные на нем зубья, часть из которых выполнена по профильной схеме и содержат прямолинейные режущие кромки, а остальные зубья выполнены по генераторной схеме и содержат прямолинейные и криволинейные режущие кромки, передние поверхности всех режущих кромок каждого зуба лежат в одной плоскости, прямолинейные режущие кромки имеют необходимые
задние углы, а криволинейные расположены на цилиндрической поверхности, ось которой наклонена относительно направления главного движения в сторону занижения профиля последующих зубьев, и имеют незначительные задние углы (Чертеж Х8-2450-4132 от ОАО «КАМАЗинструментспецмаш», ПГКО).
'
Конструкция данной протяжки проста в изготовлении и успешно применяется при невысоких требованиях к шероховатости поверхности, точности криволинейного участка и прочности изделия. Обработку криволинейных режущих кромок осуществляют шлифованием на проход с подъемом заднего торца протяжки. Основными недостатками протяжки являются неблагоприятные условия резания криволинейными кромками, имеющими незначительный задний угол, который имеет значение 1... 10' (при рекомендуемых 1°...7°), искажение обрабатываемого профиля из-за наклона оси цилиндрической поверхности, содержащей режущие кромки, что приводит к наличию микроступенек на профиле. Кроме этого, конструкция протяжки не позволяет выполнить на ней калибрующие зубья, что также приводит к снижению качества обработки.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является улучшение условий резания на криволинейных кромках, качества обработки за счет исключения микроступенек на профиле и его калибрования.
Указанная задача решается тем, что в чистовой протяжке для обработки уступов, содержащей корпус, размещенные на нем зубья, часть из которых выполнена по профильной схеме и содержат прямолинейные режущие кромки, а остальные зубья выполнены по генераторной схеме и содержат прямолинейные и криволинейные режущие кромки, передние поверхности всех режущих кромок каждого зуба лежат в одной плоскости, прямолинейные режущие кромки имеют необходимые задние углы, а криволинейные расположены на цилиндрической поверхности, ось указанной цилиндрической поверхности размещена параллельно
направлению главного движения резания, при этом, криволинейные режущие кромки имеют задние углы, образованные заточкой вдоль кривой, описанной уравнениями в параметрическом виде:
где φ - радиальный угол точки профиля от направления наибольшего наклона;
γ - передний угол в сечении наибольшего наклона,
1
γ=arctg(tgλ/cosω);
ω - угловое положение сечения наибольшего наклона,
2
1
1
ω=arctg((tgλ-tgλ cosψ)/[tgλsinψ));
1
2
λ, λ - угол наклона прямолинейных режущих кромок;
ψ - угол в плане между прямолинейными режущими кромками,
при этом, протяжка содержит, по крайней мере, два калибрующих зуба с полным криволинейным профилем.
Выполнение чистовой протяжки с размещением криволинейных режущих кромок на цилиндрической поверхности, ось которой параллельна направлению главного движения резания в сочетании с выполнением на протяжке калибрующих зубьев с полным криволинейным профилем, позволит повысить качество обрабатываемой поверхности, исключить появление микроступенек и искажение ее профиля, выполнение на криволинейных кромках необходимых задних углов, образованных заточкой вдоль кривой, описанной указанными уравнениями, позволит улучшить условия резания, что положительно скажется на стойкости инструмента и качестве обрабатываемой поверхности.
Заявителю не известны чистовые протяжки для обработки уступов с указанной совокупностью существенных признаков, и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из
современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения условию «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:
фиг.1 - чистовая протяжка для обработки уступов (общий вид);
фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;
фиг.4 - разрез В-В на фиг.1;
фиг.5 - выносной элемент Г на фиг.3;
фиг.6 - расчетная схема для определения координат точек на криволинейной режущей кромке.
Чистовая протяжка для обработки уступов содержит корпус 1 и размещенные на нем зубья 2. Часть зубьев выполнена по профильной схеме и содержат прямолинейные режущие кромки 3, а остальные зубья выполнены по генераторной схеме и содержат прямолинейные 4 и криволинейные 5 режущие кромки. Передние поверхности 6 всех режущих кромок каждого зуба 2 лежат в одной плоскости. Прямолинейные режущие кромки имеют необходимые задние углы, а криволинейные расположены на цилиндрической поверхности, ось которой размещена параллельно направлению главного движения резания. Криволинейные режущие кромки 5 имеют задние углы, образованные заточкой вдоль кривой, описанной уравнениями в параметрическом виде:
где R - радиус обрабатываемого профиля;
φ - радиальный угол точки профиля от направления наибольшего наклона;
γ - передний угол в сечении наибольшего наклона,
1
γ=arctg(tgλ/cosω);
ω - угловое положение сечения наибольшего наклона,
2
1
1
ω=arctg((tgλ-tgλcosψ)/(tgλ, sinψ);
1
2
λ,λ - угол наклона прямолинейных режущих кромок,
ψ - угол в плане между прямолинейными режущими кромками.
Протяжка содержит, по крайней мере, два калибрующих зуба 7 с полным криволинейным профилем.
Расчет координат точек профиля криволинейной режущей кромки рассмотрим на примере протяжки для обработки шатуна.
Исходные данные:
1
2
λ=20°, λ=20° - углы наклона прямолинейных режущих кромок;
ψ=90° - угол в плане между прямолинейными режущими кромками,
R=8 мм - радиус криволинейного участка уступа.
Все режущие кромки зубьев данной протяжки будут лежать в одной плоскости. При этом, передний угол в различных точках криволинейного профиля будет различным. Максимального значения он достигнет в так называемом, сечении наибольшего наклона. Угловое положение этого сечения определяется следующим выражением:
ω=arctg((tg20°-tg20° cos90°)/(tg20° sin90°))=45°.
Величина переднего угла в этом сечении составит:
γ=arctg(tg20°/cos45°)=27,236°.
Для расчета координат точек величину φ выбирают в пределах от (-ω) до (ψ-ω). Шаг изменения величины радиального угла φ выбирают в зависимости от требований к точности обработки. Результаты расчета координат точек профиля криволинейной режущей кромки при шаге радиального угла φ=10° сведены в таблицу 1.
Для значения φ=0° координаты точки будут иметь следующие значения: Х=0 мм; Y=8 мм; Z=0 мм.
Таблица 1 Координаты точек профиля криволинейной режущей кромки
φ
-45°
-35°
-25°
-15°
-5°
5°
15°
25°
35°
45°
Х
-5,657
-4,589
-3,381
-2,071
-0,697
0,697
2,071
3,381
4,589
5,657
Y
5,657
6,553
7,250
7,727
7,970
7,970
7,727
7,250
6,553
5,657
Z
1,206
0,745
0,386
0,140
0,016
0,016
0,140
0,386
0,745
1,206
Приведенные координаты точек позволяют обеспечить заточку криволинейных режущих кромок на станке с ЧПУ. Заточку обеспечивают при относительном перемещении формообразующей точки шлифовального круга через расчетные точки профиля режущих кромок.
Процесс работы чистовой протяжки для обработки уступов выглядит следующим образом. Протяжку, закрепленную на инструментальной плите, устанавливают на протяжном станке. Заготовку устанавливают в ориентированное относительно протяжки положение в станочном приспособлении. При обработке симметричных деталей, таких как шатун двигателя автомобиля, на инструментальной плите размещают две симметричных протяжки для обработки двух уступов одновременно. После включения главного движения резания инструментальная плита с размещенными на ней протяжками начинает перемещаться. Первыми в работу вступают профильные зубья, которые снимают припуск своими прямолинейными кромками. Следом за ними в работу вступают генераторные зубья, содержащие прямолинейные и криволинейные режущие кромки. Прямолинейные режущие кромки этих зубьев являются главными, а криволинейные - вспомогательными. Последними в работу вступают калибрующие зубья, имеющие полный криволинейный профиль. При этом, все криволинейные режущие кромки расположены на цилиндрической поверхности, ось которой параллельна направлению главного движения резания, что исключает искажение профиля микроступеньками. После выхода зубьев протяжек из зоны обработки заготовку снимают, а инструментальную плиту с протяжками возвращают в исходное положение.
Чистовая протяжка для обработки уступов может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением известных материалов и современных инструментов, что соответствует критерию «промышленная применимость».