Проектирование комбинированной шлицевой протяжки

Контрольная работа

Проектирование комбинированной шлицевой протяжки

1. Исходные данные

Исходными данными на проектирование цельной комбинированной шлицевой протяжки с прямобочным профилем являются: вид изделия (например, шлицевая втулка (рисунок 1.1)); материал изделия и его свойства (предел прочности, МПа и твердость НВ); наружный диаметр шлицевого отверстия D, мм; внутренний диаметр шлицевого отверстия d, мм; число шлицев n; ширина шлица b, мм; длина протягивания L, мм (т.е. длина протягиваемого шлицевого отверстия); схема резания; модель горизонтально-протяжного станка; вид центрирования шлицевого соединения (по наружному диаметру, по боковым поверхностям или по внутреннему диаметру). Технические требования в соответствии с ГОСТ 28 442–90.

Рисунок 1.1 — Шлицевая втулка

2. Определение типа протяжки

Режущая часть комбинированных шлицевых протяжек состоит из трех основных частей: шлицевой (для обработки шлицев), круглой (для обработки круглого отверстия) и фасочной (для обработки фасок у основания шлицев).

Различают пять типов шлицевых комбинированных протяжек, в зависимости от вида режущей части протяжки:

1 тип — круглая и шлицевая части;

2 тип — круглая, шлицевая и фасочная части;

3 тип — шлицевая и круглая части;

4 тип — фасочная, шлицевая и круглая части;

5 тип — фасочная, круглая и шлицевая части.

Протяжки первого типа, приведенные на рисунке 1.2, состоят из двух частей: круглой и шлицевой. Каждая из частей имеет черновые, чистовые и калибрующие зубья. Черновые и чистовые зубья каждой из частей имеют подъем на каждый зуб и стружкоделительные канавки, расположенные в шахматном порядке. Калибрующие зубья не имеют подъема на зуб. Протяжки первого типа не имеют фасочных зубьев. Форма задней направляющей — шлицевая. Протяжки первого типа обеспечивают высокое качество обработки шлицевых отверстий в короткой детали с длиной протягивания (L) от 10 до 24 мм. При больших значениях L увеличивается опасность перекоса детали.

1- круглые зубья; 2 — шлицевые зубья.

Рисунок 1.2 — Комбинированная шлицевая протяжка 1 типа

Протяжки второго типа, приведенные на рисунке 1.3, аналогичны по конструкции протяжкам первого типа, но дополнительно снабжаются фасочными зубьями, которые выполняются только черновыми и без стружкоделительных канавок. Шаг между последним шлицевым зубом и первым фасочным следует принимать равным с=16−20 мм, что необходимо для свободного выхода шлифовального круга, обрабатывающего шлицевые зубья. Форма задней направляющей — фасочная. Протяжки второго типа обеспечивают более высокое качество обработки шлицевых отверстий при длине протягиваемого отверстия (L) от 24 до 30 мм.

1- круглые зубья; 2 — шлицевые зубья; 3 — фасочные зубья.

Рисунок 1.3 — Комбинированная шлицевая протяжка 2 типа

Протяжки третьего типа, приведенные на рисунке 1.4, по конструкции шлицевой части аналогичны конструкции этой же части протяжек первого типа.

1- шлицевые зубья; 2 — круглые зубья.

Рисунок 1.4 — Комбинированная шлицевая протяжка 3 типа

Черновые и чистовые зубья шлицевой части имеют стружкоделительные канавки Круглые зубья выполняют без стружкоделительных канавок. Шаг между последним шлицевым зубом и первым круглым следует принимать равным с=16−20 мм, что необходимо для свободного выхода шлифовального круга, обрабатывающего шлицевые зубья. Форма задней направляющей — круглая. Протяжки третьего типа обеспечивают высокое качество поверхности шлицевых отверстий при длине протягиваемого отверстия (L) от 30 до 45 мм. Если деталь короткая, возможен ее перекос в момент перехода протяжки с последних шлицевых на первые круглые зубья.

В протяжках четвертого типа, приведенных на рисунке 1.5, в отличие от протяжек третьего типа, предусмотрены фасочные черновые зубья, расположенные в начале протяжки. Этими зубьями образуется фаска у основания шлица в отверстии и срезается значительная часть припуска шлицевых зубьев. Длина шлицевой части протяжки уменьшается, что позволяет значительно повысить точность и снизить трудоемкость изготовления протяжки при длине протягиваемого отверстия (L) от 30 до 45 мм. Черновые зубья фасочной части, а также черновые и чистовые зубья шлицевой части имеют стружкоделительные канавки. Круглые зубья выполняют без стружкоделительных канавок. Форма задней направляющей — круглая.

1- фасочные зубья; 2 — шлицевые зубья; 3 — круглые зубья.

Рисунок 1.5 — Комбинированная шлицевая протяжка 4 типа

Протяжки пятого типа, приведенные на рисунке 1.6, имеют последовательно расположенные фасочные, круглые и шлицевые зубья. Такое расположение не требует применения увеличенного шага между группами зубьев. Протяжки такой конструкции надежны в работе при условии, что длина протягиваемого отверстия (L) более 45 мм. Конструктивное оформление отдельных групп зубьев соответствует группам зубьев протяжек четвертого типа. Форма задней направляющей — шлицевая.

1 — фасочные зубья; 2 — круглые зубья; 3 — шлицевые зубья.

Рисунок 1.6 — Комбинированная шлицевая протяжка 5 типа

При протягивании протяжками 2, 4 и 5 типов образуется фаска (рисунок 1.7 а). При протягивании протяжками 1 и 3 типов фаска отсутствует (рисунок 1.7 б).

а б

Рисунок 1.7 — Шлицевый паз

Величина фаски (f, мм) определяется в зависимости от наружного диаметра:

— при D<30 мм — f=0,3 мм;

— при D=30…50 мм — f=0,4 мм;

— при D> 50 мм — f=0,5 мм.

3. Определение припуска под протягивание и размера предварительно обрабатываемого отверстия

Для работы протяжками необходимо иметь в обрабатываемой детали предварительно обработанное сквозное отверстие круглой формы.

Величина припуска под протягивание определяется в зависимости от типа протяжки и диаметров окончательного отверстия d и D (после протягивания) и предварительно обработанного D₀

Очевидно, что для различных участков шлицевого отверстия величина припуска будет различной (см. рисунки 1.2 -1.6).

3.1 Определение величины припуска на диаметр для круглой части

Величина припуска (мм) на диаметр для круглой части определяется по формуле

(1.1)

гдеd — внутренний диаметр обрабатываемого шлицевого отверстия, мм;

L — длина протягивания, мм.

Полученное значение округляем до тысячных.

3.2 Определение величины припуска на диаметр для шлицевой части

Величина припуска (мм) на диаметр для шлицевой части определяется в зависимости от типа протяжки:

— для 1, 2 типов протяжек определяется по формуле

(1.2)

где D_max — максимальный наружный диаметр обрабатываемого шлицевого отверстия, мм;

(1.3)

где d_max — максимальный внутренний диаметр шлицевого отверстия, мм;

(1.4)

где ES — верхнее отклонение на диаметр, мм [11];

— для 3 типа протяжек определяется по формуле

; (1.5)

— для 4, 5 типов протяжек определяется по формуле

(1.6)

где d_ф.п. — диаметр последнего режущего фасочного зуба, мм (см п.п. 1.10.2 формулу (1.25)).

3.3 Определение наименьшего диаметра предварительно обрабатываемого отверстия

Наименьший диаметр (мм) предварительно обрабатываемого отверстия (см. рисунок 1.1) определяется по формуле

. (1.7)

4. Определение подачи на зуб для черновых и чистовых режущих зубьев

Выбор подачи на зуб имеет решающее значение для процесса протягивания. Чем толще стружка, снимаемая отдельными зубьями протяжки, тем короче будет протяжка, меньше ее стоимость и выше производительность труда. Но вместе с тем, чрезмерно толстая стружка может вызвать разрыв протяжки или остановку протяжного станка из-за больших усилий резания.

При работе с большей подачей объем канавок между зубьями может оказаться недостаточным, чтобы вместить весь металл, превращаемый в стружку и качество обработанной поверхности будет низким.

Поэтому величину подачи на зуб S_{z черн.} (мм/зуб) для черновых зубьев принимают по таблицам нормативов режимов резания, составленным на основании исследований и производственного опыта (приложение А, таблица А.1).

Величину подачи на зуб S_{z чист.} для чистовых зубьев выбирают в пределах от 0,01 до 0,02 мм/зуб.

5. Определение профиля зубьев стружечных канавок

На рисунке 1.8 приведены профили стружечных канавок, применяемых на практике:

1) двухрадиусная нормальная форма канавки приведена на рисунке 1.8 а: рекомендуется при протягивании пластичных материалов;

2) однорадиусная нормальная форма с плоской спинкой зуба приведена на рисунке 1.8 б: рекомендуется при обработке хрупких материалов;

3) двухрадиусная удлиненная форма канавки приведена на рисунке 1.8 в: рекомендуется при протягивании длинных деталей из пластичных материалов;

4) однорадиусная удлиненная форма с плоской спинкой зуба приведена на рисунке 1.8 г: рекомендуется при протягивании длинных деталей из хрупких материалов.

Рисунок 1.8 — Профиль стружечных канавок

6. Определение величины шага зубьев

6.1 Определение величины шага черновых зубьев

Шаг черновых зубьев t_чер (мм) определяется по формуле

(1.8)

где k — коэффициент, зависящий от величины подачи на зуб, обрабатываемого материала и характера производства, и величина которого изменяется в пределах: k =1,25 — 2.

Величина шага рассчитывается для нижней и верхней границ диапазона (например, для одинарной схемы и для 1,25 и для 2).

Значение принятого чернового шага из данного диапазона округляется до стандартного значения (приложение А, таблица А.3).

Рисунок 1.9 — Комбинированная шлицевая протяжка

Проверка принятого шага черновых зубьев:

1) величина принятого шага (мм) должна быть больше допустимого шага рассчитанного по формуле (1.8)

(1.9)

где K_min — коэффициент заполнения стружечных канавок, зависящий от схемы резания, обрабатываемого материала и величины подачи на зуб (приложение А, таблица А.2).

Если условие не выполняется, то значение принятого шага увеличивают, не выходя из рассчитанного диапазона по формуле (1.8).

2) по таблице А.3 (приложение А) для принятого шага определяют глубину канавки черновых h_{о черн.} (мм).

По формуле (1.10) определяется минимально возможная глубина канавки черновых h_{о черн.min} зубьев

. (1.10)

Величина глубины канавки h_{о черн.} должна быть больше h_{о черн.min.}

В зависимости от величины глубины канавки уточняют величину шага t_черн.

Если условие не выполняется, то значение принятого шага увеличивают, не выходя из рассчитанного диапазона по формуле (1.8), если значение выходит за диапазон, то изменяют величину подачи на зуб (см. п. 1.4)

6.2 Определение шага переходных зубьев

Шаг переходных t_пер. и черновых t_черн. зубьев одинаков.

. (1.11)

6.3 Определение величины шага чистовых зубьев

Шаг чистовых зубьев t_чист. (мм) определяется по формуле

. (1.12)

Величина шага рассчитывается для нижней и верхней границ диапазона (и для 0,6 и для 0,7).

Значение принятого чистового шага округляется до стандартного значения (приложение А, таблица А.3).

Проверка принятого шага на чистовых зубьях:

1) величина принятого шага (мм) из диапазона значений должна быть больше допустимого шага рассчитанного по формуле

(1.13)

где K_min — коэффициент заполнения стружечных канавок, зависящий от схемы резания, обрабатываемого материала и величины подачи на зуб (приложение А, таблица А.2).

Если условие не выполняется, то значение принятого шага увеличивают, не выходя из рассчитанного диапазона по формуле (1.12);

2) по таблице А.3 (приложение А) для принятого шага определяют глубину канавки черновых h_{о чист.}, мм.

По формуле (1.14) определяем минимально возможная глубина канавки черновых h_{о чист.min} зубьев, мм.

. (1.14)

Величина глубины канавки h_{о чист.} должна быть больше h_{о чист.min.} В зависимости от величины глубины канавки уточняют величину шага t_чист.

Если условие не выполняется, то значение принятого шага увеличивают, не выходя из рассчитанного диапазона по формуле 1.12, если значение выходит за диапазон, то изменяют величину подачи на зуб (см. п. 1.4)

6.4 Определение величины шага калибрующих зубьев

Шаг чистовых и калибрующих зубьев одинаков.

t_кал. = t_чист. (1.15)

6.5 Определение параметров канавки зубьев

По окончательно принятым значениям шагов (чернового и чистового) определяют остальные размеры стружечных канавок (мм): длину спинки зуба q, радиусы закругления спинки зуба R и дна канавки r (приложение А, таблица А.3).

7. Определение количества одновременно работающих зубьев

Количество одновременно работающих черновых z_{i черн.} и чистовых z_{i чист.} зубьев определяется по формуле

(1.16)

. (1.17)

Полученную величину z_i округляют до ближайшего целого в меньшую сторону.

8. Определение передних и задних углов

Передний угол выбирают в зависимости от обрабатываемого материала и принимают по таблицам, составленным на основании исследований и производственного опыта (приложение А, таблица А.5):

— г_черн..— для черновых зубьев;

— г_пер..— для переходных зубьев;

— г_чист.— для чистовых зубьев;

— г_кал..— для калибрующих зубьев;

— г₁ — угол дополнительной заточки на чистовых и калибрующих зубьях протяжек, обеспечивающих точность 7 квалитета:

— для чугуна, бронзы, латуни: г₁= -5- -10 (см. рисунок 1.10 в);

— для стали, алюминия, меди, баббита: г₁ = 5(см. рисунок 1.10 б).

На чистовых и калибрующих зубьях, не обеспечивающих точность 7 квалитета, а также черновых и переходных зубьях, угол дополнительной заточки г₁ отсутствует и профиль зуба соответствует рисунку 1.10 а.

При этом передний угол одинаков:

— на чистовых и калибрующих зубьях

г_чист.= г_кал.; (1.18)

— на черновых и переходных зубьях

г_черн.= г_пер. (1.19)

Рисунок 1.10 — Передние и задние углы

Задний угол протяжки имеет обычно небольшую величину, для сохранения поперечных размеров зубьев при переточках по передней поверхности в течении возможно большого времени. Рекомендуемые значения задних углов:

— для черновых и переходных зубьев (задний угол на переходных и черновых зубьях одинаков): б_черн.= б_пер. = 3— 4 ;

— для чистовых зубьев: б_чист. = 2— 3;

— для калибрующих зубьев: б_кал. = 0 30' — 1.

9. Определение поперечных размеров зубьев круглой части

Профиль круглых зубьев, работающих по одинарной схеме резания приведен на рисунке 1.11 а.

На рисунке 1.11 б показан профиль круглых зубьев, работающих по групповой схеме резания (приведен пример схемы переменного резания с выкружками, в секции два зуба). Диаметр круга D_кр для шлифования выкружек (выбирается из нормального ряда диаметров: 80, 100, 125, 160 мм). Угловой шаг =36; 40; 45.

9.1 Определение диаметра первого режущего круглого зуба

Диаметр первого режущего круглого зуба d_кр.1 определяется по формуле

. (1.20)

Первый режущий круглый зуб является первым черновым круглым зубом.

9.2 Определение диаметра последнего режущего круглого зуба

Диаметр последнего режущего круглого зуба d_кр.п., мм определяется по формуле

(1.21)

где d_max — максимальный внутренний диаметр шлицевого отверстия (см. формулу (1.4)), мм;

Последний режущий круглый зуб является последним чистовым круглым зубом.

А б

Рисунок 1.11 — Профиль круглых зубьев

9.3 Определение диаметров круглых калибрующих зубьев

Диаметры круглых калибрующих зубьев d_кр.кал. равны диаметру последнего чистового зуба

. (1.22)

10. Определение поперечных размеров зубьев фасочной части

На рисунке 1.12 а показан профиль фасочных зубьев, работающих по одинарной схеме резания, на рисунке 1.12 б — по групповой схеме резания (приведен пример секции, состоящей из двух зубьев, диаметр второго зуба меньше диаметра первого зуба на 0,03 — 0,04 мм).

10.1 Определение диаметра первого режущего фасочного зуба

Диаметр первого режущего фасочного зуба d_Ф.1, мм

— для 4, 5 типов протяжек определяется по формуле

; (1.23)

— для 2 типа протяжи определяется по формуле

. (1.24)

Первый режущий фасочный зуб является первым черновым фасочным зубом.

А б

Рисунок 1.12 — Профиль фасочных зубьев

10.2 Определение диаметра последнего режущего фасочного зуба

Последний режущий фасочный зуб является последним черновым фасочным зубом.

Диаметр последнего режущего фасочного зуба d_ф.п., мм определяется по формуле

. (1.25)

Вывод формулы (1.25) произведен с помощью дополнительных построений, произведенных в шлицевом отверстии (см. рисунок 1.13).

Рисунок 1.13 — Профиль шлицевого отверстия

(1.26)

(1.27)

(1.28)

(1.29)

(1.30)

(1.31)

где f — фаска, мм (см. п. 1.2);

b_n — ширина шлица, мм (см. формулу (1.40));

= 45 — угол фаски;

Е, С, M, _в, _ф — промежуточные переменные, введенные для вычислений (см. рисунок 1.13).

10.3 Определение угла фасочной впадины фасочного зуба

Угол фасочной впадины, ₁, град определяется по формуле

. (1.32)

10.4 Определение ширины площадки впадины фасочного зуба

Ширина площадки впадины (см. рисунок 1.12) определяется по формуле

. (1.33)

где — диаметр окружности впадин фасочных зубьев, мм (см. п. 1.13);

11. Определение поперечных размеров зубьев шлицевой части

На рисунке 1.14 а показан профиль шлицевых зубьев, работающих по одинарной схеме резания, на рисунке 1.14 б — по групповой схеме резания (приведен пример секции, состоящей из двух зубьев диаметр второго зуба меньше диаметра первого зуба на 0,03 — 0,04 мм).

а б

Рисунок 1.14 — Профиль шлицевых зубьев

Профиль шлицев зависит от высоты:

— при высоте шлицев h_шл.< 1,2 мм боковые поверхности шлицев выполняют без поднутрения (рисунок 1.15 а)

— при высоте шлицев h_шл 1,2 мм часть боковых поверхностей шлицев выполняют с поднутрением (рисунок 1.15 б) на 1є-2є, участки в 0,7−1 мм боковых поверхностей зуба не поднутряются.

а б

Рисунок 1.15 — Профиль шлицевых зубьев, в зависимости от высоты шлица

11.1 Определение диаметра первого режущего шлицевого зуба

Диаметр первого режущего шлицевого зуба d_шл.1, мм :

— для 1, 2 типов протяжек определяется по формуле

; (1.34)

— для 3 типа протяжек определяется по формуле

; (1.35)

— для 4, 5 типов протяжек определяется по формуле

. (1.36)

Первый режущий шлицевый зуб является первым черновым шлицевым зубом.

11.2 Определение диаметра последнего режущего шлицевого зуба

Диаметр последнего режущего шлицевого зуба, d_шл.п., мм

(1.37)

где D_max — максимальный наружный диаметр шлицевого отверстия, мм (см. формулу (1.3))

Последний режущий шлицевый зуб является последним чистовым шлицевым зубом.

Диаметры шлицевых калибрующих зубьев d_шл.кал. равны диаметру последнего чистового шлицевого зуба

. (1.38)

11.3 Определение ширины площадки впадины шлицевого зуба

Ширина площадки впадины (см. рисунок 1.14) по формуле

(1.39)

где — диаметр окружности впадин шлицевых зубьев, мм (см. п. 1.13).

12. Определение ширины шлицев и фасочных выступов протяжки

Ширина b_n шлицев (см. рисунок 1.14) и фасочных (см. рисунок 1.12) выступов протяжки определяется по формуле

(1.40)

где b_max — максимальный размер выступов шлицевого отверстия, мм.

(1.41)

где b — ширина шлицев отверстия, мм;

ES — верхнее отклонение на ширину шлица, мм.

13. Определение поперечного размера окружности впадин

Поперечные размеры окружности впадин фасочных d_ф.вп. (см. рисунок 1.12) и шлицевых зубьев d_{шл вп.} (см. рисунок 1.14), мм:

— для 1, 2 типов протяжек определяется по формулам

(1.42)

; (1.43)

— для 3, 4 типов протяжек определяется по формулам

(1.44)

(1.45)

где d_min — минимальный внутренний диаметр шлицевого отверстия, мм;

A_кр. — величины припуска на диаметр для круглой части (см. формулу (1.1)):

(1.46)

где EI — нижнее отклонение на диаметр, мм;

— для 5 типа протяжек диаметр впадин фасочных зубьев d_ф.вп. определяется по формуле (1.44), диаметр впадин шлицевых зубьев d_шл.вп. по формуле (1.43).

14. Определение числа и размеров канавки для деления стружки

Стружкоделительные канавки выполняются на зубьях протяжек, работающих по одинарной схеме резания, и наносятся:

— на круглых режущих зубьях протяжек 1 и 2 типов (рисунок 1.16 а);

— на шлицевых режущих (черновых, переходных, чистовых) зубьях всех типов протяжек (рисунок 1.16 б);

— на фасочных режущих зубьях протяжек 4 и 5 типов (рисунок 1.16 в).

Стружкоделительные канавки на зубьях выполняют в шахматном порядке.

На калибрующих зубьях стружкоделительные канавки отсутствуют.

Количество канавок на круглых зубьях круглой части выбирается по таблице А.4 (см. приложение А) в зависимости от длины режущей кромки b_кр, мм.

. (1.47)

а б в

Рисунок 1.16 — Зубья со стружкоделительными канавками

Количество канавок на шлицевых и фасочных зубьях выбирается по таблице А.4 (см. приложение А) в зависимости от ширины шлицевых и фасочных выступов b_n. Профиль шлицевых зубьев с b_n < 6 мм выполняется с фаской (рисунок 1.17 а), профиль шлицевых и фасочных зубьев с b_n 6 мм выполняется со стружкоделительными канавками (рисунок 1.17 б, в).

Профиль стружкоделительных канавок может быть прямоугольным (рисунок 1.18 б) или треугольным с щ_k =45 — 60 (рисунок 1.18 а).

Размеры стружкоделительной канавки (глубина h_k, ширина s_k, радиус закругления r_k) выбираются по таблице А.4 (см. приложение А).

а б в

Рисунок 1.17 — Профиль шлицевых зубьев, в зависимости от ширины шлица

а б

Рисунок 1.18 — Стружкоделительные канавки

15. Определение количества режущих и калибрующих зубьев

При расчете числа зубьев, по ниже указанным формулам, производится округление до ближайшего целого в большую сторону.

15.1 Определение количества черновых зубьев фасочной части

Количество черновых зубьев фасочной части определяется по формулам:

— для одинарной схемы резания

(1.48)

где A_ф — припуск на фасочные зубья, определяется по формуле, мм

; (1.49)

— для групповой схемы резания

(1.50)

где m — число зубьев в секции (m= 2−5).

15.2 Определение количества зубьев круглой части

Определение количества черновых зубьев круглой части

Количество черновых зубьев круглой части определяется по формулам:

— для одинарной схемы резания

(1.51)

где A_{кр.черн.}— припуск на черновые круглые зубья, мм.

(1.52)

где A_кр.пер.— припуск на переходные зубья, зависит от величины подачи на зуб на черновые зубья S_{z черн.} и выбирается по таблице А.6 (см. приложение А);

A_{кр.чист.}— припуск на чистовые зубья, зависит от квалитета протягиваемого отверстия:

A_{кр.чист.}= 0,14 — 0,15 мм при протягивании отверстий 7- 8 квалитетов;

A_{кр.чист.}= 0,10 — 0,12 мм при протягивании отверстий 9 квалитета;

A_{кр.чист.}= 0,04 — 0,05 мм при протягивании отверстий 10 квалитета и грубее;

— для групповой схемы резания

. (1.53)

Определение количества чистовых зубьев круглой части

Количество чистовых зубьев круглой части определяется по формулам:

— для одинарной схемы резания

; (1.54)

— для групповой схемы резания

. (1.55)

Определение количества переходных зубьев круглой части

Количество переходных зубьев круглой части :

— для одинарной схемы резания количество переходных зубьев z_кр.пер. определяется в зависимости от подачи на зуб на черновые зубья S_{z черн.} и выбирается по таблице А.6 (см. приложение А);

— для групповой схемы резания в зависимости от подачи на черновую секцию зубьев определяется число переходных секций i_кр.пер. (см. таблицу А.6, приложение А).

Общее число переходных зубьев в переходных секциях для групповой схемы резания определяется по формуле

(1.56)

где m — число зубьев в секции (m=2−5).

Определение количества калибрующих зубьев круглой части

Количество калибрующих зубьев определяется в зависимости от квалитета:

- Z_кр.кал.= 8 зубьев при протягивании отверстий 6 квалитетов;

- Z_кр.кал.= 7 зубьев при протягивании отверстий 7 квалитетов;

- Z_кр.кал.= 6 зубьев при протягивании отверстий 8 квалитетов;

- Z_кр.кал.= 5 зубьев при протягивании отверстий 9 квалитетов;

- Z_кр.кал.= 4 зуба при протягивании отверстий 10 квалитетов;

- Z_кр.кал.= 2−3 зуба при протягивании отверстий свыше 10 квалитета.

15.3 Определение количества зубьев шлицевой части

Определение количества черновых зубьев шлицевой части

Количество черных зубьев шлицевой части определяется по формулам:

— для одинарной схемы резания

(1.57)

где A_{шл.черн.}— припуск на черновые шлицевые зубья, мм

(1.58)

где A_шл.пер.— припуск на переходные зубья, зависит от величины подачи на зуб на черновые зубья S_{Z черн.} и выбирается по таблице А.6 (см. приложение А);

A_{шл.чист.}— припуск на чистовые зубья, зависит от квалитета протягиваемого отверстия:

— A_{шл.чист.}= 0,14 — 0,15 мм при протягивании отверстий 7−8 квалитетов;

— A_{шл.чист.}= 0,10 — 0,12 мм при протягивании отверстий 9 квалитетов;

— A_{шл.чист.}= 0,04 — 0,05 мм при протягивании отверстий 10 квалитетов и грубее;

— для групповой схемы резания

. (1.59)

Определение количества чистовых зубьев шлицевой части

Количество чистовых зубьев шлицевой части определяется по формулам:

— для одинарной схемы резания

; (1.60)

— для групповой схемы резания

. (1.61)

Определение количества переходных зубьев z_шл.пер шлицевой части

Аналогично п.п.15.2.3

Определение количества калибрующих зубьев z_шл.кал шлицевой части

Аналогично п.п.15.2.4.

16. Определение длины рабочей части протяжки

Длина рабочей части протяжки l_р.ч., мм, (см. рисунки 1.2−1.6) определяется по формуле

(1.62)

где l_ф.ч. — длина фасочной части протяжки (см. рисунок 1.9)

(1.63)

где L_кр.ч.— длина круглой части протяжки (см. рисунок 1.9)

(1.64)

где l_шл.ч. — длина шлицевой части протяжки (см. рисунок 1.9)

. (1.65)

17. Определение размеров переднего хвостовика

Для шлицевых протяжек предусмотрены цилиндрические хвостовики по ГОСТ 4044– — 70 с круговой выточкой (рисунок 1.19).

Диаметр хвостовика d_хв. протяжки определяется по формуле

(1.66)

где D_о — наименьшего диаметра предварительно обрабатываемого отверстия, мм (см. формулу (1.7)).

Диаметр хвостовика, рассчитанный по формуле (1.66), округляется до стандартного меньшего по таблице А.9 (см. приложение А).

Длина l_хв. и остальные размеры хвостовиков с определяются в зависимости от d_хв. по таблице А.9 (см. приложение А).

Рисунок 1.19 — Гладкие части протяжки

18. Определение размеров шейки

Диаметр шейки (см. рисунок 1.19) определяется по формуле, мм

. (1.67)

Длина шейки выбирается из диапазона

мм

19. Определение размеров переходного конуса

Длина переходного конуса (см. рисунок 1.19) выбирается из диапазона

мм

20. Определение размеров передней направляющей

Диаметр передней направляющей (см. рисунок 1.19) определяется по формуле

. (1.68)

Длина передней направляющей определяется по формуле

(1.69)

где L — длина протягивания, мм.

Полученное значение округляется до целого.

21. Определение размеров задней направляющей

Форма задней направляющей соответствует форме последних зубьев:

— круглая, если последние зубья круглые (рисунок 1.20 а);

— фасочная, если последние зубья фасочные (рисунок 1.20 б);

— шлицевая, если последние зубья шлицевые (рисунок 1.20 в).

а б в

Рисунок 1.20 — Формы задних направляющих

Диаметр задней направляющей (мм) определяется по формуле

(1.70)

где d_min — минимальный внутренний диаметр шлицевого отверстия, мм

(1.71)

где d — внутренний диаметр обрабатываемого шлицевого отверстия, мм;

EI — нижнее отклонение на внутренний диаметр, мм.

Длина задней направляющей (мм) определяется по формуле

(1.72)

где L — длина протягивания, мм.

Полученное значение округляется до целого.

22. Предварительное определение общей длины протяжки

Сначала определяют общую длину протяжки (мм) без учета заднего хвостовика по формуле

.(1.73)

Величина L_пр. округляется до ближайшего целого числа кратного 5 за счет изменения длины шейки l_ш.

23. Определение размеров заднего хвостовика

Задний хвостовик (рисунок 1.21) выполняет функцию поддерживающего устройства, с целью устранения прогиба протяжки.

Выполняется хвостовик, если длина протяжки превышает длину, рекомендованную ГОСТ 25 969−83 — ГОСТ 25 974−83:

— если D=14−20, то L_пр.=400−625 мм;

— если D=20−30, то L_пр.=625−750 мм;

— если D=30−40, то L_пр.=750−1000 мм;

— если D=40−50, то L_пр.=1000−1175 мм;

— если D=50−60, то L_пр.= 1175−1225 мм;

— если D=60−70, то L_пр.=1225−1400 мм;

— если D=71−90, то L_пр.=1400−1425 мм.

Рисунок 1.21 — Комбинированная шлицевая протяжка с задним хвостовиком

Размеры заднего хвостовика соответствуют размерам переднего хвостовика (см. п. 1.18): d_з.хв= d_хв и т. д. Исключение составляет длина заднего хвостовика l_з.хв, она меньше, чем длина переднего хвостовика:

— если D?50 мм, то l_з.хв=100 мм;

— если D>50 мм, то l_з.хв=125 мм;

Уменьшение длины осуществляется за счет размера l₅ (рисунок 1.22).

Рисунок 1.22 — Задний хвостовик

24. Окончательное определение общей длины протяжки

Если длина протяжки превышает длину, рекомендованную ГОСТ 25 969–83 — ГОСТ 25 974–83, то общая длина протяжки (см. рисунок 1.21) с учетом заднего хвостовика (если длина протяжки не превышает длину, рекомендованную ГОСТ 25 969–83 — ГОСТ 25 974–83, то l_з.хв.=0), увеличенного значения шага и спинки последнего зуба рабочей части:

— для 1, 5 типов протяжек (см. рисунки 1.2, 1.6) определяется по формуле

; (1.74)

— для 2 типа протяжек (см. рисунок 1.3) определяется по формуле

(1.75)

где с — увеличенное значение шага между последним калибрующим шлицевым зубом и первым черновым фасочным зубом, необходимого для свободного выхода шлифовального круга, обрабатывающего шлицевые зубья: с=16−20 мм;

— для 3, 4 типов протяжек (см. рисунки 1.4, 1.5) определяется по формуле

(1.76)

где с — увеличенное значение шага между последним калибрующим шлицевым зубом и первым черновым круглым зубом, необходимого для свободного выхода шлифовального круга, обрабатывающего шлицевые зубья: с=16−20 мм;

q — длина спинки зуба для чистового шага, мм (см. п. 1.6.5).

Величина L_пр. округляется до ближайшего целого числа кратного 5 за счет изменения длины шейки l_ш.

25. Проверка протяжки по длине

Длинные и, в особенности, тонкие протяжки подвержены при термической обработке очень большому короблению, которое не всегда возможно устранить. Поэтому длину протяжек ограничивают некоторыми предельными значениями.

Первое условие

(1.77)

где L_ст. — наибольшая длина хода станка (см. таблицу А.8, приложение А), мм.

Выбирается модель станка с длиной хода, удовлетворяющей этому условию.

Второе условие

(1.78)

где D — наружный диаметр шлицевого отверстия, мм.

При не удовлетворении условий (1.77), (1.78) необходимо уменьшить расчетную общую длину протяжки L_пр за счет:

1) уменьшения величины припуска на диаметр для круглой части A_кр. в пределах заданного диапазона;

2) увеличения величины подачи на зуб (S_{z черн.}, S_{z чист.}) в пределах заданного диапазона;

3) уменьшения величины шага (t_черн., t_чист.) в пределах заданного диапазона;

4) изменения схемы резания (с одинарной на групповую);

5) проектирования двух протяжек, например, снятие припуска осуществляется комплектом протяжек: круглой и шлицевой.

Для уменьшения расчетной общей длины протяжки L_пр. предлагаемые мероприятия, выполняются либо раздельно, либо одновременно.

26. Проверка протяжки на прочность

При конструировании протяжки обычно учитывают основную деформацию, возникающую под действием осевой составляющей усилия протягивания, и проверяют прочность протяжки расчетом на разрыв.

Максимальное напряжение у, МПа, определяется по формуле

(1.79)

где P_max — максимальное усилие резания при протягивании, Н;

F_min — минимальная площадь поперечного сечения протяжки, мм²;

[] — допустимое напряжение в материале протяжки:

— из быстрорежущей стали []=350−400 МПа;

— из легированной стали (для хвостовиков протяжек сварной конструкции) [] = 250 МПа.

26.1 Определение максимального усилия резания

Усилие резания P (Н) определяется по формуле

(1.80)

где p — сила резания, приходящаяся на 1 мм длины режущей кромки зуба протяжки, определяется в зависимости от обрабатываемого материала и величины подачи на зуб черновых (p_черн.) и чистовых (p_чист.) зубьев (см. таблица А.7, приложение А), Н/мм;

b — суммарная длина режущих кромок всех зубьев, одновременно участвующих в резании, мм.

Суммарная длина режущих кромок всех зубьев, одновременно участвующих в резании для шлицевой части протяжки для черновых и чистовых зубьев определяется по формулам:

а) для одинарной схемы резания:

— для черновых шлицевых зубьев

; (1.81)

— для чистовых шлицевых зубьев

(1.82)

где n — число шлицев обрабатываемого отверстия;

z_{i черн.}— число одновременно работающих черновых зубьев, шт. (см. формулу (1.16));

z_{i чист.} — число одновременно работающих чистовых зубьев, шт. (см. формулу (1.17));

б) для групповой схемы резания:

. (1.83)

Суммарная длина режущих кромок всех зубьев, одновременно участвующих в резании для круглой части протяжки для черновых и чистовых зубьев:

а) для одинарной схемы резания:

1) для 1 и 2 типов протяжек определяется по формуле:

— для черновых круглых зубьев

(1.84)

где d_{кр.черн.п.}— диаметр круглого чернового последнего зуба, мм

; (1.85)

— для чистовых круглых зубьев

(1.86)

где d_{кр.чист.п.}— диаметр круглого чистового последнего зуба, мм

; (1.87)

2) для 3,4 и 5 типов протяжек определяется по формуле:

— для черновых круглых зубьев

; (1.88)

— для чистовых круглых зубьев

; (1.89)

б) для групповой схемы резания:

1) для 1 и 2 типов протяжек определяется по формуле

; (1.90)

2) для 3,4 и 5 типов протяжек определяется по формуле

. (1.91)

В итоге получится четыре значения усилий резания (Н), рассчитанных по формуле (1.80)

(1.92)

(1.93)

(1.94)

(1.95)

Выбираем из четырех значений усилий резания, рассчитанных по формулам (1.92−1.95), максимальное усилие протягивания (P_max) и подставляем в формулу (1.79).

Величина максимального усилия должна удовлетворять условию

(1.96)

где P_ст — тяговое усилие станка, Н (см. таблицу А.8, приложение А).

Выбирается модель станка с тяговым усилием, удовлетворяющим этому условию.

На данном этапе по условиям (1.77) и (1.96) окончательно определяется модель протяжного станка.

26.2 Определение минимальной площади поперечного сечения протяжки

Разрыв протяжки при протягивании происходит по первой стружечной канавке и по хвостовику.

Площадь поперечного сечения первой стружечной канавки, мм², определяется по формуле

(1.97)

где D₀ — наименьший диаметр предварительно обрабатываемого отверстия (см. п.п. 1.3.3), мм;

h₀ — глубина канавки чернового зуба (см. п.п. 1.6.5), мм.

Площадь поперечного сечения хвостовика (мм²) определяется по таблице А.9 (см. приложение А):

Из полученных значений площади поперечного сечения выбираем минимальное значение площади поперечного сечения (F_min) и подставляем в формулу (1.77).

26.3 Мероприятия по выполнению условий по прочности

При не удовлетворении условия (1.79):

1) уменьшают максимальное усилие протягивания (P_max) за счет:

— перехода на больший шаг (t_черн., t_чист.) в пределах заданного диапазона, при этом уменьшается число одновременно работающих зубьев (z_{i черн.(чист.)});

— снижения величины подачи на зуб (S_{z черн.}, S_{z чист.}) в пределах заданного диапазона;

2) увеличивают минимальную площадь поперечного сечения (F_min) за счет применения стружечных канавок удлиненной формы, при этом уменьшается глубина канавки (h₀), но не меньше h_{0 min} (h₀?h_{0 min});

3) увеличивают допустимое напряжение ([у]) в материале хвостовой части протяжки, используя цельную конструкцию протяжки вместо сварной конструкции (если опасное сечение по хвостовой части);

4) изменяют схему резания (одинарную заменяют групповой);

5) увеличивают число зубьев m в секции при групповой схеме резания.

Для уменьшения величины максимального напряжения (у) в материале протяжки предложенные мероприятия, выполняются либо раздельно, либо одновременно.

27. Инструментальный материал протяжек

Протяжки изготавливают цельной и сварной конструкций. Сварными изготавливают протяжки начиная с диаметра (наружного) 18 мм и выше. Но если расчетное максимальное напряжение более 350 МПа, то протяжка изготавливается цельной.

Цельная протяжка и режущая часть протяжки сварной конструкции изготавливается из быстрорежущей стали марок Р9, Р18, Р6М5 (ГОСТ 19 265−73). Хвостовая часть сварных протяжек изготавливается из легированной стали марки 40Х (ГОСТ 4543−71).

Твердость протяжек по ГОСТ 28 442–90:

1) рабочей части и передней и задней направляющих, конуса и части шейки:

— для быстрорежущей стали HRC 63 — 66;

2) хвостовой части, и части шейки:

— для быстрорежущей стали HRC 63 — 66;

— для легированной стали HRC 43,5 — 57.

28. Технические условия на шлицевые протяжки

Технические условия на шлицевые протяжки с прямобочным профилем определяют по ГОСТ 28 442–90.

Параметры шероховатости

Параметры шероховатости поверхностей протяжек должны быть не более:

а) передней и задней поверхности, поверхности фасок на передней поверхности чистовых и калибрующих зубьев — R_z=1,6 мкм;

б) рабочей поверхности боковых сторон шлицевых зубьев и фасочных зубьев — R_z = 3,2 мкм;

в) нерабочей (поднутреннной) поверхности боковых сторон шлицевых зубьев, поверхности спинки зуба, поверхности стружкоразделительных канавок, поверхности шлицевых и фасочных впадин, радиус у передней поверхности зуба — R_z =6,3 мкм;

г) поверхностей задней и передней направляющих — R_a = 0,63 мкм;

д) посадочной поверхности (круглой и конической) хвостовика под кулачки, конической поверхности центровых отверстий — R_a =1,25 мкм;

е) поверхности шейки и торцов протяжки, поверхности переходного конуса — R_a = 5,0 мкм;

ж) остальных поверхностей — R_a = 2,5 мкм

Предельные отклонения и допуски

1 Предельные отклонения диаметров черновых и переходных зубьев, а также чистовых и калибрующих зубьев по полю допуска Н10 и грубее определяются по таблице 1.

Таблица 1 — Предельные отклонения диаметров зубьев

2 Предельные отклонения диаметров чистовых и калибрующих зубьев по полю допуска Н7 и H8 определяются по таблице 2.

Таблица 2 — Предельные отклонения диаметров зубьев