Расчет и проектирование протяжек. В 2 ч. Ч.2. Наружные плоские и круглые протяжки: Учебное пособие

Г. И. Киреев, В. В. Демидов, М. Ю. Смирнов

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОТЯЖЕК ЧАСТЬ 2 Наружные плоские и круглые протяжки

Ульяновск 2005

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет

Г. И. Киреев, В. В. Демидов, М. Ю. Смирнов

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОТЯЖЕК ЧАСТЬ 2 Наружные плоские и круглые протяжки Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов: «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

Ульяновск 2005

УДК 621.919.2.001.2(075.8) ББК 34.636 я73 К43 Рецензенты: Кафедра «Математическое моделирование технических систем» Ульяновского государственного университета; доктор технических наук, профессор Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии В. И. Курдюмова.

Киреев, Г. И. К43 Расчет и проектирование протяжек. В 2 ч. Ч. 2. Наружные плоские и круглые протяжки : учебное пособие / Г. И. Киреев, В. В. Демидов, М. Ю. Смирнов. – Ульяновск: УлГТУ, 2005. – 78 с. ISBN 5-89146-790-9 Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 151001 «Технология машиностроения» и изучающих дисциплину «Режущий инструмент» в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования (регистрационный № 513 тех/дс, утверждена 28.02.2001 г.). Информация, изложенная в учебном пособии, может быть использована при выполнении курсовых и дипломных проектов, содержащих задачи проектирования комплектов протяжек для наружного протягивания. В учебном пособии приведена методика расчета и конструирования блока наружных протяжек для обработки заготовок сложного (фасонного) профиля. Представлены примеры выполнения рабочих чертежей протяжек и сборочный чертеж блока протяжек, состоящего из нескольких секций. УДК 621.919.2.001.2(075.8) ББК 34.636я73

ISBN 5-89146-790-9

© Киреев Г. И., Демидов В. В., Смирнов М.Ю., 2005 © Оформление. УлГТУ, 2005

3

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНСТРУКЦИИ, ПАРАМЕТРАХ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ И СПОСОБАХ ПЕРЕТОЧКИ НАРУЖНЫХ ПЛОСКИХ И КРУГЛЫХ ПРОТЯЖЕК………………………………………… 1.1. Схемы срезания припуска……………...…………...………………….. 1.2. Конструктивно-геометрические параметры протяжек………………. 1.2.1. Угол наклона зубьев…..…..……………………………………… 1.2.2. Определение геометрических параметров и длины угловых протяжек……………………………………………...………..………… 1.2.3. Определение геометрических параметров протяжек с трапециевидными лезвиями………………………………..…………..……... 1.2.4. Шаги зубьев и профили стружечных канавок…….…..………... 1.2.5. Задние и передние углы при вершине зубьев……..….………… 1.2.6. Период стойкости и переточка плоских протяжек………..…… 1.2.7. Габаритные размеры протяжек……………………………....….. 1.2.8. Размеры трапециевидных лезвий и канавок…….………………. 1.2.9. Определение размеров профиля трапециевидного зуба с номером ZХ по известным размерам профиля на последнем зубе цельной протяжки……………….….………………………………….... 1.2.10. Размеры трапециевидных канавок и лезвий на зубьях наружных круглых протяжек……….....…...….…………….………… . 1.2.11.Стружкоделительные канавки на зубьях протяжек…...……… 2. РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ПРОТЯГИВАНИИ………..…………………. 2.1. Скорость резания…………………..…………………………………….. 2.2. Подача на зуб и на группу зубьев………………………………..……… 2.2.1. Чистовая и калибрующая части протяжек………………….…... 2.3. Ширина среза и силы резания при протягивании……………………… 2.4. Определение условия равномерности протягивания………………….. 2.5. Суммарная длина одновременно работающих лезвий при протягивании цилиндрических вогнутых и выпуклых поверхностей………………... 3. БЛОК ПРОТЯЖЕК ДЛЯ ОБРАБОТКИ ФАСОННЫХ НАРУЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ…………………………………………………………..... 4. ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ, ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ БАЗЫ НЕКОТОРЫХ ВЕРТИКАЛЬНО-ПРОТЯЖНЫХ СТАНКОВ…………… 5. СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ ПЛОСКИХ ПРОТЯЖЕК ……………………… 5.1. Крепление протяжек с односторонней режущей кромкой, параллельной плоскости основания плиты…………………………… . 5.2. Крепление наружных круглых протяжек …………………………….

5 6 6 8 8 10 11 12 16 17 20 22 25 26 28 29 29 29 33 34 36 39 40 42 45 48 55

4

6. РЕГУЛИРОВАНИЕ (ПОДНАЛАДКА) НАРУЖНЫХ ПРОТЯЖЕК ПО ИХ ВЫСОТЕ……………………………………………………………… 6.1. Общие сведения и требования к способам регулирования…………….. 6.2. Конструктивные параметры регулировочных клиньев………………… 7. УПОРНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАРУЖНЫХ ПРОТЯЖЕК И ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ………………………………………. 8. МЕТОДИКА И ПРИМЕР РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ БЛОКА НАРУЖНЫХ ПРОТЯЖЕК………………………………………………….. 8.1. Исходные данные для примера…………………………………………. 8.2. Определение последовательности протягивания поверхностей заготовок……………………………………………………………………. 8.3. Определение угла наклона зубьев, осевого и нормального шагов, высоты зубьев и формы стружечных канавок…………………………… 8.4. Определение величины заднего и переднего углов при вершине зубьев……………………………………………………………………..... 8.5. Определение подачи на зуб (группу зубьев)………….……………….. 8.6. Определение суммарной длины одновременно работающих лезвий 8.7. Определение наибольшей силы резания...……………………………... 8.8. Определение тяговой силы и модели станка………………………….. 8.9. Определение подачи на зуб, допускаемой тяговым усилием станка (если модель станка задана)…………………………………………….. 8.10. Определение припуска, снимаемого основной (черновой) частью протяжек..…………………………………..….……..…………………….. 8.11. Определение числа зубьев на черновой части протяжек……..………. 8.12. Определение фактического припуска на черновые зубья……………. 8.13. Определение фактического припуска на чистовые зубья……………. 8.14. Определение конструктивно-геометрических параметров канавок и лезвий на последнем зубе и ширины трапециевидной протяжки … 8.15. Определение высоты протяжек по последнему зубу………………… 8.16. Определение длины черновой части протяжек в секции……………. 8.17. Определение длины протяжки со сплошными лезвиями ……………. 8.18. Определение высоты протяжек по вершинам зубьев………………… 8.19. Компоновка блока протяжек……………………………………………

58 58 59 62 65 65 65 66 66 66 67 67 67 67 68 68 68 68 68 69 69 69 70 72

ПРИЛОЖЕНИЯ: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 (на вклейках) 77 ЗАКЛЮЧЕ78 НИЕ…………………………………………………………………... БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………...

5

ВВЕДЕНИЕ Наружное протягивание является высокопроизводительным и точным методом механической обработки. Высокая эффективность протягивания объясняется следующими основными его характеристиками: большой длиной лезвий, одновременно участвующих в резании; выполнение одним инструментом за один рабочий ход нескольких этапов обработки; отсутствие большого числа вспомогательных ходов инструмента. Протягивание применяется взамен фрезерования, а иногда взамен шлифования и открывает большие возможности снижения трудоёмкости и стоимости операций. При замене протягиванием фрезерования сложных наружных поверхностей производительность труда возрастает в 2–4 раза. При рациональной конструкции и методах эксплуатации протяжного инструмента сокращаются расходы на инструмент. Эффективность процесса протягивания в значительной степени предопределяется конструкцией оснастки: протяжного блока (плиты с корпусами, кассет протяжек и т. д.). От конструкции протяжного блока, принятых методов регулирования и крепления протяжек зависят способ и время подналадки, период стойкости и способ переточки протяжек. Проектирование блоков протяжек для наружного протягивания является довольно сложным процессом, который требует творческого подхода как при выполнении инженерных расчетов, так и при конструировании.

6

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНСТРУКЦИИ, ПАРАМЕТРАХ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ И СПОСОБАХ ПЕРЕТОЧКИ НАРУЖНЫХ ПЛОСКИХ И КРУГЛЫХ ПРОТЯЖЕК 1.1. Схемы срезания припуска Протягивание плоскостей и фасонных поверхностей осуществляется по одинарной и групповой схемам срезания припуска (далее схема резания). Разновидностями одинарной схемы резания являются профильная и генераторная. При профильной схеме резания форма каждого режущего зуба идентична форме окончательно обработанной поверхности. При генераторной схеме припуск снимается параллельными слоями каждым зубом не по всему профилю, а лишь по его части и только последний режущий зуб соответствует форме окончательно обработанной поверхности. Разновидностями групповой схемы резания (рис. 1.1) являются: шахматная, П. П. Юнкина, переменного резания, трапециевидная (разработана НИИТ Автопромом) [1]. Протяжки с групповой схемой резания имеют преимущества по сравнению с профильной и генераторной: у них больше подача на зуб, у стружки отсутствует ребро жесткости, они работают при меньших силах резания, показывают больший период стойкости и т. д. Шахматная схема резания (рис. 1.1, а) применяется для черновой части комплекта. Группы состоят из двух-трех зубьев, расположенных один за другим. Схема целесообразна только при сборной конструкции протяжки, когда зубья прикрепляются к корпусу. Схема П. П. Юнкина (рис. 1.1, б) применяется для протяжек с короткими лезвиями. Группы состоят из двух зубьев, расположенных один за другим. Схема переменного резания (рис. 1.1, в) строится так же, как и для круглых протяжек, т. е. на зубьях изготавливаются стружкоделители – выкружки. Сплошные зубья в шахматной, П. П. Юнкина и переменной схемах резания изготавливают на 0,02÷0,04 мм ниже первого зуба в группе, что предотвращает срезание сплошной по ширине стружки, обеспечивает хорошую ее сворачиваемость и удаление из стружечной канавки. Из протяжек с групповой схемой резания наибольшее применение находят протяжки с трапециевидной схемой резания, при которой каждый зуб в группе срезает слой материала, имеющий форму трапеции в поперечном сечении. На первой протяжке секции делают сквозные трапециевидные шлицы (канавки) и подъем на каждый зуб. Лезвия зубьев протяжки прорезают на заготовке канавки на глубину общего перепада зубьев. Вторая протяжка секции имеет сплошные лезвия и подъем на каждый зуб. Она удаляет припуск, который не срезала первая протяжка в секции – с трапециевидными лезвиями. Таким образом, на первой протяжке расположены первые зубья всех групп, а на второй протяжке – вторые зубья всех групп.

7

Занижение высоты на 0,02 ÷ 0,04 мм у вторых (сплошных) зубьев каждой группы производить не нужно. Занижается только последний, сплошной черновой зуб второй протяжки относительно последнего трапециевидного чернового зуба первой протяжки. Трапециевидные канавки на первой протяжке делаются достаточно глубокими, в результате чего они допускают 15–20 переточек по задней поверхности без восстановления трапеций. Затем трапеции могут быть восстановлены до первоначальной глубины.

Зубья 1, 3, 5 и т. д.

Зубья 1, 3, 5 и т. д.

Зубья 1, 3, 5 и т. д.

Зубья 1, 3, 5 и т. д.

Зубья 2, 4, 6 и т. д.

Зубья 2, 4, 6 и т. д.

Зубья 2, 4, 6 и т. д.

Зубья 2, 4, 6 и т. д.

Рис. 1.1. Групповые схемы резания

8

Фрезерование и шлифование продольных канавок производится на проход при поднятом заднем торце протяжки, вследствие чего на боковых сторонах трапециевидных лезвий образуются вспомогательные задние углы αn (рис. 1.1, г). При профильной (одинарной) схеме резания припуск на всей заготовке срезается по всей ширине плоскости В. При В > 12 мм на зубьях протяжек делают стружкоделительные канавки в шахматном порядке (при обработке материалов, дающих сливную стружку).

B ≤ 12 мм

при

B > 12 мм

Рис. 1.2. Зубья протяжек при профильной одинарной схеме резания

Эта схема резания рекомендуется в качестве основной при обработке плоскостей шириной В ≤ 12 мм (Sz = 0,1 ÷ 0,4 мм), шириной В > 12 мм, уступов, пазов (табл. 1.16). При обработке поковок, литья с большим допуском на припуск (например, 2+2,5 мм) профильная схема применяется на первой протяжке в секции для срезания именно этого допуска (2,5 мм), при этом подача на зуб Sz = 0,3 ÷ 0,5 мм. Расчет и конструирование таких протяжек аналогичен расчету и конструированию второй в секции протяжки со сплошными лезвиями при групповой трапециевидной схеме резания [2,3]. 1. 2. Конструктивно-геометрические параметры протяжек 1.2.1. Угол наклона зубьев На плоских протяжках часто делают зубья наклонными под углом ω. Однако это усложняет изготовление протяжек и увеличивает их длину. Угол наклона зубьев ω может быть равен: 0°; 10°; 15° и 20°. При групповой трапециевидной схеме резания у протяжек с прерывистыми и сплошными лезвиями угол ω ≤ 15°. У трехсторонних пазовых протяжек (рис. 1.3) зуб 1 не имеет угла наклона (ω = 0), а для того чтобы избежать подрезания зубьев 2 и 3 во время заточки зуба 1 по передней поверхности, зубья 2 и 3 должны иметь угол наклона равный переднему углу на зубе 1 (ω = γв1). 2(

)

в 1

1(

)

3(

1 )

в 1 в1

2 Рис. 1.3. Трехсторонняя протяжка

9

У угловых двухсторонних протяжек также во избежание подрезания лезвия в уголке во время заточки, делают на одной стороне ω = 0°, а на другой ω = γ (рис. 1.4, а) или на обеих сторонах ω = γ (рис. 1.4, б).

а

б

а

б

Рис. 1.4. Двухсторонние (угловые) протяжки

Направление схода стружки, которое зависит от направления наклона зубьев, должно быть такое, которое обеспечивает свободный отвод стружки, не допуская сталкивания соседних стружек или упора стружки в стенку на заготовке или в корпусе. После выбора наклона зубьев проверяют, будет ли обеспечено восприятие державкой (корпусом) боковых сил резания Рх, возникающих при ω ≠ 0° (рис. 1.5). В случае «а» на рис. 1.5 боковые силы Рх прижимают протяжку к стенке корпуса; в случае «б» на рис. 1.5 силы Рх отжимают протяжку от державки, и их следует компенсировать дополнительным креплением протяжки в этом направлении (винтами, планками и т. д.).

а

б

Рис. 1.5. Схема к выбору наклона зубьев в зависимости от расположения бокового упора

10

1.2.2. Определение геометрических параметров и длины угловых протяжек

Рис. 1.6. Cхема к определению углов на зубьях угловой протяжки

ε – угол в плане при вершине, образованный режущими кромками 1 и 2; ω1, ω2 – углы наклона режущих кромок 1 и 2 к основной плоскости соответственно; γ10, γ20 и α10, α20 – передние и задние углы в главных секущих плоскостях; γ1N, γ2N и α1N, α2N – передние и задние углы в нормальных к режущим кромкам сечения. Заданные углы: ω1, γ10, α10, α20. Искомые углы: γ20, ω2, γ1N, γ2N, α1N, α2N определяем по формулам: tg(γ20) = tg(-ω1)·cosφ + tg(γ10)·sinφ ,

(1.1)

где φ = ε – π/2; tg(ω2) = tg(γ10)·cosφ – tg(-ω1)·sinφ,

(1.2)

tg(γ1N) = tg(γ10)/cos(ω1),

(1.3)

tg(γ2N) = tg(γ20)/cos(ω2),

(1.4)

11

tg(α1N) = tg(α10)/cos(ω1),

(1.5)

tg(α 2N) = tg(α 20)/cos(ω2).

(1.6)

Если ω1· ω2 < 0, то длина протяжки LПР = Zmax ·t0· + (B1·tgω1) + (B2·tgω2), иначе учитывают большую из величин: (B1·tgω1) или (B2·tgω2).

(1.7)

1.2.3. Определение геометрических параметров протяжек с трапециевидными лезвиями

Рис. 1.7. Схема к определению передних углов на боковых сторонах лезвий

1, 2, 3 – режущие кромки на вершине, правая боковая и левая боковая соответственно. Заданные углы: ω1, γ10 Искомые углы: γ20, γ30 определяем по формулам: γ20 = arctg[tg(ω1)·cos(β/2) + tg(γ10) ·sin(β/2)];

(1.8)

γ30 = – arctg[tg(ω1)·cos(β/2) – tg(γ10) ·sin(β/2)].

(1.9)

1.2.4. Шаги зубьев и профили стружечных канавок Тип А. Для материалов, дающих сливную стружку

Тип Б. Для материалов, дающих элементную стружку

12 Таблица 1.1 Значения нормального tn и осевого t0 шагов и толщины зубьев q в мм при различных значениях угла ω Тип профиля 1 Нормальный

ω=0

ω=10˚

ω=15˚

ω=20˚

Профиль канавки

t0=tn

q

t0

tn

q

t0

tn

q

t0

tn

q

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

высота зуба h, мм 13

7 8,5 10 12

2 2,5 3 3,5

7 8,5 10 12

6,9 8,4 9,8 11,8

1,9 2,4 2,8 3,3

7 9 10,5 12,5

6,8 8,7 10,2 12,1

1,8 2,7 3,2 3,6

7,5 9 10,5 13

7 8,4 9,9 12,2

2 2,4 2,9 3,7

2,5 3 3,5 4,5

Тип А R, мм

r, мм

Тип В r , мм

14

15

17

2,5 3 3,5 4,5

1,2 1,5 2 2,5

1 1 1 1

Окончание табл. 1.1

С уменьшенной глубиной

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

14

4

14

13,8

3,8

14,5

14

4

15

14,1

4,1

5,5

5,5

3

1,5

16

4,5

16

15,8

4,3

16,5

15,9

4,4

17

16

4,5

6

6

3

1,5

18

5

18,5

18,2

5,2

18,5

17,9

4,9

19

17,8

4,8

7

7

3,5

2

20

5,5

20,5

20,2

5,7

20,5

19,8

5,3

21,5

20,2

5,7

8

8

4

2

22

6,5

22,5

22,2

6,7

23

22,2

6,7

23,5

22,1

6,6

9

9

4,5

2,5

25

7,5

25,5

25,1

7,6

26

25,1

7,6

26,5

24,9

7,4

10

10

5

2,5

10

3,5

10

9,8

3,3

10,5

10,2

3,7

10,5

9,9

3,4

2,5

2,5

1,2

1

12

3,5

12

11,8

3,3

12,5

12,1

3,6

13

12.2

3,7

3

3

1,5

1

14

4

14

13,8

3,8

14,5

14

4

15

14,1

4,1

3,5

3,5

2

1,5

16

5

16

15,8

4,8

16,5

15,9

4,9

17

16

5

4

4

2

1,5

18

6

18,5

18,2

6,2

18,5

17,9

5,9

19

17,8

5,8

4,5

4,5

2,5

2

20

7

20,5

20,2

7,2

20,5

19,8

6,8

21,5

20,2

7,2

5

5

2,5

2

22

7,5

22,5

22,2

7,7

23

22,2

7,7

13,5

22,1

7,5

6

6

3

2,5

13

Нормальный

1

14

Для восприятия ударной нагрузки при протягивании поверхностей заготовок, полученных литьём, ковкой штамповкой и предварительно обработанных поверхностей первый зуб на каждой протяжке в секции делают усиленным («буферный» зуб). При групповой трапециевидной схеме резания буферный зуб должен быть и на первой (трапециевидной) и на второй протяжке, имеющей сплошные лезвия. Буферные зубья имеют увеличенный шаг по сравнению с шагом остальных зубьев: tбуф. = (1,5 ÷ 2)tо. При этом толщина зуба q увеличивается, а размеры стружечной канавки остаются без изменения (рис. 1.8). При протягивании предварительно обработанных поверхностей заготовки буферный зуб участвует в снятии припуска, но из-за погрешностей установки заготовки в приспособлении, фактическая подача на него может быть больше чем на последующих зубьях. Увеличенными будут также несколько шагов зубьев при креплении протяжки винтами сверху (см. рис. 1.8. и табл. 1.2.)

Рис. 1.8. Размеры буферного зуба

Таблица 1.2 Значения увеличенного шага зубьев ty при размещении крепежных винтов между зубьями протяжки (рис. 1.8) Шаг зубьев t0, мм Размеры резьбы винтов Значение ty, мм

7

8,5

10

12

14

М6

М6

М8

М6

М8

М6

М8

М10

М6

М8

М10

15

15

18

16

18

17

19

22

18

20

23

Окончание табл. 1.2.

М6 19

16 М8 21

М10 24

М6 21

18 М8 23

20 М10 26

М8 24

22 М10 27

М8 25

25 М10 28

М8 26

М10 29

На стыках протяжек в секции необходимо обеспечить полный профиль канавок между зубьями. В противном случае возможно заклинивание стружки и поломка протяжки. Канавка перед первым зубом каждой протяжки выполняется открытой формы. Полный профиль стружечной канавки может быть получен за счет последнего зуба первой протяжки (рис. 1.9, а) или первого зуба второй протяжки (рис. 1.9, б).

15

а

б

Рис. 1.9. Возможные варианты исполнения стыков протяжек в секции

Выполнение стыка по типу «б» предпочтительнее, так как размещение стружки обеспечено за счет размера канавки на одной протяжке. Недопустимым является стык на рис. 1.10, а. Допустимы стыки на рис. 1.10, б, в.

б

а

в Рис. 1.10. Недопустимый и допустимые варианты исполнения стыков протяжек в секции

При групповой трапециевидной схеме резания высота по первому зубу протяжки со сплошным лезвием Нспл меньше высоты по последнему зубу первой трапециевидной протяжки Нтр (рис. 1.9, б). Поэтому для нормального размещения стружки нужно увеличить ширину канавки между ними: ау = (1,1 – 1,3)а.

(1.10)

Шаги чистовых и калибрующих зубьев для протяжек, перетачиваемых по задней поверхности, принимаются такими же, как шаги черновых зубьев; для протяжек, перетачиваемых по передней поверхности, шаг калибрующих зубьев tк делают меньше (табл. 1.3).

16

Таблица 1.3 Величины шагов черновых tч и калибрующих tк зубьев tч, мм tк, мм

7 7

8,5 7

10 8,5

12 10

14 12

16 14

18 16

20 16

22 16

25 16

1.2.5. Задние и передние углы при вершине зубьев Значения заднего и переднего углов при вершине зубьев зависят от обрабатываемого материала, точности обработки и поверхности, по которой перетачиваются зубья (табл. 1.4, 1.5). Таблица 1.4 Задние углы αв Перетачив. поверхность

Точность обработки

Обработ. материал

черновые

Наименование зубьев чистовые калибрующие

задняя

любая

сталь чугун

3˚- 4˚ 3˚- 5˚

3˚ 3˚- 5˚

3˚ 3˚- 5˚

3˚

2˚

1˚

передняя

до 11 квалитета и выше ниже 11 квалитета

3˚

2˚

2˚

любой

Таблица 1.5 Передние углы γв Перетачиваемая поверхность и точность обработки задняя передняя, ниже 7 квалитета передняя, 7 квалитет и выше

Наименование зубьев

Обрабатываемый материал стали нормал. и в стали твердые бронза сост. пост. НRC чугуны 30÷37, вязкие средние 20, 18 40, 40Х мягкие чугуны ХГТ

все

16÷20º

15º

черн. и чист. калибр

16÷20º

15º

8÷10º

8÷10º

10º

6º

2÷5º

алюминий

18÷20º

При использовании профилей зубьев, приведенных в табл. 1.1, допускается изготовление всех зубьев с одним углом γв, а уменьшенные углы получаются заточкой на ширине 0,5 ÷ 1,0 мм (рис. 1.11). Ленточка f допускается на режущих зубьях (черновых и чистовых) не более 0,05 мм; на калибрующих зубьях ленточка f = 0,2 ÷ 0,4 мм.

17

Рис.1.11. Допустимая форма зубьев протяжки

1.2.6. Период стойкости и переточка плоских протяжек В качестве критерия износа протяжек чаще всего применяется технологический критерий, который соответствует износу по задней поверхности при обработке стали до 1мм, чугуна до 3 мм. Для протяжек с групповой трапециевидной схемой резания, обрабатывающих сталь 45, период стойкости составляет в среднем 700 м рабочего пути. Период стойкости профильных протяжек (с одинарной схемой резания) в 2,5 – 3 раза меньше. При переточке протяжек по задней поверхности зубьев общее количество переточек равно 15 ÷ 30. Причем через каждые 2 ÷ 4 переточки производится заточка по передней поверхности с одновременным углублением профиля стружечных канавок. Таким образом, общий период стойкости будет равен 700 × (15÷30) = 10 500 ÷ 21 000 м. При переточке по передней поверхности количество переточек составляет 8 ÷ 10. Общий период стойкости будет равен 300 × (6÷10) = 1800 ÷3000 м. В табл. 1.6 дана классификация плоских протяжек по поверхностям переточки зубьев. При переточках по задней поверхности увеличивается период стойкости, так как при этом допустима большая величина износа. Однако переточка по задней поверхности допустима не для всех протяжек. Она не допустима для протяжек, высота которых не восстанавливается в блоке регулированием с помощью клиньев или планок.

18

Таблица 1.6 Классификация протяжек по поверхностям переточки зубьев Условные обозначения: А – припуск на обработку; В, С – ширина обрабатываемой поверхности; b, с – длина лезвия зубьев Тип протяжки и форма ее поперечного сечения

Обрабатываемая поверхность

Схема резания

Рекомендуемая поверхность переточки

1

2

3

4

Плоская односторонняя

Плоскость открытая

Профильная и прогрессивные: шахматная, трапециевидная, П. П. Юнкина

Задняя

Генераторная

Передняя

Профильная и прогрессивные: шахматная, трапециевидная, П. П. Юнкина

Задняя

Любая

Передняя

Плоская для уступа Уступ

с ленточкой ”ƒ” вдоль передней поверхности

с ленточкой вдоль задней поверхности

19

Продолжение табл. 1.6 1

2

3

4

Пазовая односторонняя

Паз

Генераторная и прогрессивные: шахматная, трапециевидная, П. П. Юнкина

Задняя

Передняя с задним углом на торце зубьев(α1≠0°)

Профильная и прогрессивные: шахматная, трапециевидная, П. П. Юнкина

ƒ

Задняя

с вспомогательным углом в плане и ленточкой вдоль задней грани(αf=0°)

Задняя

сборная на державке регулируемая Вариант а при В>45

То же

Передняя

Профильная

Передняя

Вариант б при В>229 НВ≤180 НВ>180 НВ 50 мм винты необходимо располагать в 2 ряда (рис. 5.1, б). Расстояние между винтами Тв = 90 – 130 мм, для коротких протяжек (Lпр< 100) мм, Тв ≈ 50 – 70 мм. Расстояние от торца протяжки до первого резьбового отверстия – m составляет 15 – 25 мм. Координировать крепежные отверстия необходимо от одного базового торца. Винты могут располагаться сверху, снизу, в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и т. п. При креплении сверху головка винта находится в теле протяжки, а резьба нарезается в корпусе (рис. 5.2, а). Такое крепление наиболее простое в изготовлении. Однако в ряде случаев увеличивается длина протяжки, так как для размещения головки винта приходится увеличивать шаг между зубьями (см. рис. 1.5 и табл. 1.2) или выносить винты на концы протяжек (рис. 5.2, б, в).

b

a

TB

б

m

b

а

LП

б

Рис. 5.1. Расположение винтов при креплении протяжек

Крепление «сверху» часто упрощает подналадку протяжек на станке, замена протяжек производится без съема со станка корпусов или кассет.

46

а

б

в

Рис. 5.2. Возможные варианты расположения винтов при креплении протяжек «сверху»

а

б

Рис. 5.3. Крепление протяжек винтами «сверху» и «снизу»

Однако в ряде случаев крепление винтами «сверху» (рис. 5.3, а) затрудняет подналадку и замену протяжек на станке, и более удобном оказывается крепление «снизу». На рис. 5.3 видно, что крепление «сверху» усложняет замену протяжек при небольшом расстоянии С, тогда как крепление тех же протяжек «снизу» удобно при любых значениях С (рис. 5.2, б). Крепление протяжек (рис. 5.2, б) компактно, хотя и несколько усложняет изготовление протяжек. Крепление протяжек в двух взаимно перпендикулярных направлениях (рис. 5.4) применяется для протяжек, обрабатывающих угловую поверхность. Этот вид крепления применяется также при наклонных зубьях для компенсации силы Рх, в случае если ее не удается направить на жесткую опору. Крепление протяжек накладками (рис. 5.5) преследует цель упростить изготовление и регулирование протяжек без съема самих накладок.

47

Рис. 5.4. Крепление протяжек в двух взаимно перпендикулярных направлениях

Крепление протяжек накладками (рис. 5.5) преследует цель упростить изготовление и регулирование протяжек без съёма самих накладок. Крепление накладками (клиньями) применяется также с целью уменьшения длины секций, так как при накладках отпадает необходимость делать протяжки с увеличенными шагами зубьев для размещения головок винтов. На заводах применяются разнообразные конструктивные решения этого вида крепления. Эти конструкции не равноценны, отдельные из них вместо упрощения приводят к усложнению изготовления или увеличению сечения протяжек, как видно из рис. 5.5.

а

б

Рис. 5.5. Крепление протяжек накладками

Конструкция, представленная на рис. 5.5, б, проще в изготовлении и габаритов протяжки не увеличивает. Накладки, применяемые для прижима протяжек, имеют форму коротких и длинных планок или втулок. Длинные накладки осуществляют прижим протяжки по всей длине. Короткие накладки и втулки прижимают протяжки в отдельных местах и применяются при относительно небольших силах резания. Ниже приведены примеры крепления протяжек в зависимости от их типов, и дана краткая их характеристика.

48

5.1. Крепление протяжек с односторонней режущей кромкой, параллельной плоскости основания плиты Протяжки этого типа широко применяются при обработке открытых плоскостей, угловых поверхностей и пазов. Их крепление производится с помощью винтов и угловых планок (табл. 5.1). Таблица 5.1 Крепление протяжек с помощь винтов и планок Эскиз устройства крепления

Характеристика и рекомендации по применению 1 2 5.1.1. Крепление в угловом уступе корпуса винтами, перпендикулярными режущей кромке Применяется при ширине протяжек b = 13130 мм и Нmin =15 мм для тяжелых и легких работ. Отжимающие силы воспринимаются резьбовым креплением и основанием уступа. При наличии угла наклона зубьев ω боковые силы должны быть направлены на жесткую боковую стенку уступа. Крепление сверху (а) применяется при подналадке протяжек (при регулировании по высоте) на станке; крепление снизу (б) – в зависимости от конструкции протяжного блока, применяется при подналадке на станке и вне станка.

.

49

Продолжение табл. 5.1 1

2

5.1.2. Крепление в угловом уступе корпуса винтами, параллельными режущей кромке Применяется при ширине протяжек b до 50 мм.

мм

мм

б

а

мм

мм

в

При наличии угла наклона зубьев ω боковые силы должны быть направлены на жесткую опору – стенку уступа. Пазы в протяжках при креплении по типу а, в, г или в державке (тип б) обеспечивают возможность регулирования протяжек по высоте. Крепление по типу в и г – применяют с целью уменьшения сечения протяжки и увеличения надежности зажима там, где это допускается расположением протяжек в блоке и конструкцией заготовки.

г

5.1.3. Крепление в угловом уступе корпуса винтами расположенными в двух перпендикулярных направлениях При креплении плоских протяжек с углом ω≠0° в уступе наклон зубьев выбирается с таким расчетом, чтобы боковые силы были направлены на жесткую стенку уступа. Если же по каким-либо причинам осуществить это не удается, то для уравновешивания боковых сил необходимо дополнительное крепление винтами, оси которых параллельны режущим кромкам.

50

Продолжение табл. 5.1 5.1.4. Крепление в паз корпуса винтами сверху или снизу Применяется при ширине протяжек b=12÷60. Направление наклона зубьев не лимитируется силами резания, так как боковые силы воспринимаются стенками паза. Изготовление протяжек и корпуса усложнено, вследствие жестких допусков на ширину протяжки и паза для создания посадок. Конструкция компактна и обеспечивает точную координацию протяжек в корпусе.

5.1.5. Крепление на плоскости корпуса винтами с использованием выступа или шпонки

Применяется при ширине протяжек b≥75 мм. Боковые силы воспринимаются выступом (рис. а) или шпонкой (рис. б), и поэтому направление наклона зубьев безразлично с точки зрения сил. Выступ и шпонка служат также для направления протяжки в продольном направлении. Вариант крепления со шпонкой технологичнее, так как плоскостность опорной поверхности протяжки обеспечена шлифовкой насквозь сразу по всей ширине, а при наличии выступа возможны перекосы из-за несовпадения плоскостей 1 и 2. Расположение винтов может быть сверху или снизу.

51

Продолжение табл. 5.1. 1

2

5.1.6. Крепление клиновыми накладками с одной стороны

а

в

б

г

д

Накладки выполнены в виде клиновых планок. Они фиксируют протяжки в пазу корпуса. У протяжек с наклонными зубьями боковые силы должны быть направлены на стенку уступа в корпусе. На рис. б, в, г и д представлены варианты креплений протяжек клиновыми планками (угол скоса δ = 75° - 80°). При креплении планками по варианту а конструкции протяжки и планок наиболее технологичны. Паз в корпусе прост в изготовлении, скосы на протяжке шлифуются периферией плоского прямого круга. При креплении по вариантам б, в, г и д изготовление корпусов и протяжек сложнее, чем при варианте а. Кроме того, при вариантах г и д возрастает расход быстрорежущей стали (М>b). Для закрепления широких протяжек вариант д наиболее предпочтителен. Накладки (планки) крепят к корпусу винтами М8 ,М10. На рис.е представлены типы планок и расположение винтов при их креплении.

52

Продолжение табл. 5.1. 1

2

5.1.7. Крепление двух протяжек одной клиновой планкой

а

Применяется при b до 60 мм, Н ≥ 20 мм. Угол клина δ = 10°–15°. Крепление типа а надежное, но не экономичное, так как ширина протяжек значительно возрастает (М>b), изготовление паза в корпусе усложнено. Крепление б предназначено для тех же случаев, что и а, но корпус и протяжки проще в изготовлении.

б 5.1.8. Крепление протяжек для обработки двух внутренних боковых поверхностей Крепление типа а – надежно в силовом отношении, проще в изготовлении. При наличии наклона зубьев (ω≠0°) боковые силы должны быть направлены на уступ. Применяется при С≥45, b≥16 и Нmin=11мм. Крепление типа б – также проще в изготовлении. Применяется для менее точных и нетяжелых работ при С≥60; b=8–50 и Н≥20.

а

б

Для обеспечения возможности регулирования размера C в протяжках делают ступенчатые пазы.

53

Продолжение табл. 5.1. 1

2 Крепление типа в применяется при С≥90; Н≥15;b≥15. Изготовление протяжек усложнено необходимостью нарезать в них резьбу, а корпусов упрощено, хотя следует стремиться к обратному, так как изношенные протяжки можно многократно заменять новыми, а корпуса должны служить как можно дольше. Крепление по типу г при С≥65 мм; Н≥20 мм и b≥20 – применяется в случае, когда боковые силы, созданные наклоном зубьев, не удается направить на жесткую опору уступа.

в

г Крепление на плоскости корпуса винтами, выступом или шпонкой Крепление типа д сложно в изготовлении; применение рационально только при небольших величинах С, когда сборная конструкция по типу г невозможна.

д

54

Продолжение табл. 5.1. 1

2 Крепление планками Применяемость этого типа крепления незначительна. Конструкция проста в наладке, но не компактна. Габариты протяжек значительно увеличены.

5.1.9. Крепление протяжек для обработки двух наружных боковых поверхностей Крепление по типу а – применяется часто при наименьшей высоте протяжек Н. Изготовление протяжек усложнено наличием в них резьбы. При наличии наклона зубьев боковые силы должны быть направлены в сторону корпуса. Применяется при b = 13 ÷ 130 мм; Нmin = 15 мм.

а

Крепление по типу б – является разновидностью конструкции а, упрощающей изготовление протяжки, так как резьба находится в теле корпуса. Применимо при b ≥15 и больших величинах С, позволяющих вести крепление протяжек со стороны лезвий.

б

55

Окончание табл. 5.1. 1

2 Крепление планками Крепление по типу в – применяется при протягивании узких поверхностей b = 8÷50 и нежестком допуске на размер С. Пазы в протяжках обеспечивают возможность регулировки размера С после переточки протяжек. Для уменьшения размера Н можно применять винты с наружным шестигранником, если это допускается конструкцией обрабатываемой заготовки.

в

Крепление по типу г – применяется в тех случаях, когда при наклонных зубьях боковые силы не удается направить в сторону корпуса, Н ≥ 20 мм; b ≥ 15 мм.

г

5.2. Крепление наружных круглых протяжек Протяжки для вогнутой цилиндрической поверхности изготовляются в виде плоского стержня (плоские фасонные протяжки) (рис.5.6,а) и круглые (рис.5.6,б, в).

Заготовка =

а

б

в

Рис. 5.6. Формы наружных круглых протяжек в поперечном сечении

56

Способы крепления плоских фасонных протяжек представлены на рис. 5.7.

Рис. 5.7. Возможные варианты крепления плоских фасонных протяжек к корпусу

Такое крепление протяжек применяется при протягивании узких фасонных поверхностей. При протягивании широких фасонных поверхностей применяется крепление протяжек винтами, расположенными в двух перпендикулярных плоскостях (см. подраздел 5.1). Крепление круглых наружных протяжек в большинстве случаев осуществляется по цилиндрическим шейкам (рис. 5.8). Такое крепление позволяет использовать протяжку два раза до переточки путем ее поворота на 180° при угле охвата ψ < 180° (см. рис. 5.6, а). Шейки используются для крепления и для опоры протяжек. Они могут быть расположены на концах протяжек и между зубьями. Крепление и опора по шейкам увеличивает длину протяжек, так как для расположения винтов необходимо делать увеличенные шаги зубьев. Головка винта может располагаться в теле протяжки (крепление сверху) или в кассете (крепление снизу). Размеры шеек выбираются конструктивно. Расстояние между шейками принимается 30 – 50 мм. Диаметры шеек делают одинаковыми (на 0,3 – 0,4 мм меньше диаметра впадины перед вторым зубом протяжки). Ширина шеек Г = 6 – 10 мм. Размеры резьбы винтов принимаются в зависимости от диаметра зубьев протяжки и способа крепления (сверху или снизу). Глубина канавки h между зубьями также зависит от диаметра зубьев протяжки (см. табл. 5.2). Примеры выполнения рабочих чертежей круглых протяжек представлены в Приложениях 1 и 2 (на вклейках). Таблица 5.2 Значения глубины канавки h и размеры резьбы винтов при креплении протяжек по шейкам Тип крепления

Глубина канавДиаметры зубьев протяжки, мм ки и размер 30–34 35–39 40–44 45–49 50–55 56–59 св. 60 резьбы Крепление hнаиб, мм 4,5 5 6 7 8 9 10 «снизу» Размеры резьбы М6 М8 М8 М8 М8 М10 М10 Крепление hнаиб, мм 5,5 6 7 8 9 «сверху» Размеры резьбы М6 М8 М8 М10 М10 * При небольших шагах зубьев размер резьбы можно уменьшить до М6, что позволяет уменьшить ширину шеек – размер Г (см. рис. 5.8)

57

Рис. 5.8. Крепление круглой протяжки по цилиндрическим шейкам винтами

Варианты крепления круглых наружных протяжек винтами на шпоночном выступе корпуса представлены на рис.5.9.

Рис. 5.9. Крепление протяжек винтами: сверху и снизу

Такое крепление применяется для протяжек с диаметром зубьев до 60 мм при угле охвата ψ ≥ 180° (см. рис. 5.6, б, в).

58

6. РЕГУЛИРОВАНИЕ (ПОДНАЛАДКА) НАРУЖНЫХ ПРОТЯЖЕК ПО ИХ ВЫСОТЕ 6.1. Общие сведения и требования к способам регулирования При наружном протягивании в большинстве случаев необходимо иметь возможность регулирования секций протяжек по высоте. Регулирование облегчает сборку и подналадку секций, увеличивает срок службы протяжек и позволяет заменять сложные фасонные протяжки комплектом простых [8]. От способа регулирования зависит качество протягиваемой детали, удобство и время подналадки, а также срок службы протяжек. Регулирование протяжек может осуществляться непосредственно на станке или вне станка, или смешанным способом, когда секции протяжек для одних поверхностей регулируются на станке, а для других вне станка. Ни один из этих способов не может считаться оптимальным для всех случаев обработки. Метод регулирования следует выбирать в зависимости от характера обрабатываемой поверхности, конструкции блока и способа эксплуатации протяжек. Например, регулирование вне станка необходимо при обработке сложной поверхности высокой точности комплектом простых протяжек, когда важно добиться координации протяжек в блоке и не иметь возможности нарушить ее на станке. Регулирование вне станка при невысокой точности координации элементных поверхностей заготовки нецелесообразно. Протяжки для обработки отдельных поверхностей заготовок обычно имеют разные технологические критерии затупления, т. е. имеют различный период стойкости и их целесообразно менять неодновременно. По мере затупления протяжки для той или иной поверхности заменяются, а регулирование их относительно остального комплекта осуществляется на станке. При обработке поверхностей заготовок большим и тяжелым блоком регулирование и закрепление протяжек также целесообразно осуществлять на станке, так как установка на плите громоздкого и тяжелого корпуса с закрепленными секциями протяжек требует больших затрат времени и труда. Регулирование протяжек, как правило, производится клиньями из 3 – 10 штук с разницей в толщине ~ 0,4 ÷ 0,6 мм. Количество клиньев зависит от метода переточки протяжек и от способа подналадки [9]. Регулирование комплектом клиньев – наиболее распространенный метод, он применяется при заточке протяжек по задней поверхности, т. е. когда число переточек больше и общий слой стачивания колеблется от 3 до 6 мм. Регулирование одним клином применяется в следующих случаях: 1. Когда протяжки по своей конструкции могут перетачиваться только по передней поверхности; 2. Для точной регулировки дополнительно к регулированию столом станка;

59

3. Для регулирования кассеты с комплектом протяжек с целью их координации относительно приспособления и заготовки; 4. С целью замены комплекта клиньев одним клином его иногда применяют в сочетании с 1 – 2 прокладками. Регулирование одними прокладками не рекомендуется. При регулировании прокладками уменьшается жесткость крепления протяжек, появляется вибрация и преждевременный износ зубьев протяжек. Кроме того, подналадка и регулирование в этом случае занимают много времени. Регулируют протяжки обрабатывающие участки профиля, лежащие как на одной стороне заготовки, так и на противоположных ее сторонах, особенно в тех случаях, когда требуется выдержать точные размеры от базы обрабатываемой заготовки. В секциях протяжек с двумя пересекающимися лезвиями (например, для обработки прямых углов) регулировочный клин следует располагать под той стороной секции, зубья которой обрабатывают наиболее ответственный участок поверхности заготовки или подвергаются интенсивному износу. Протяжки для вогнутых цилиндрических поверхностей регулирования на размер не допускают; не удается также осуществлять регулирование по ширине в случае протягивания узких пазов. По мере износа протяжек заданный размер изделия может обеспечиваться за счет замены последней протяжки новой, с перестановкой потерявших размер в сторону меньшего диаметра или меньшей ширины. Применение для протягивания вогнутых цилиндрических поверхностей круглой протяжки создает возможность поворота ее после износа на 180° и использования второй стороны. Координирование круглых и пазовых протяжек относительно заготовки возможно только в том случае, если они крепятся в корпусах или кассетах, допускающих регулирование. 6.2. Конструктивные параметры регулировочных клиньев Длина клина Lк определяется конструктивно с таким расчетом, чтобы, если это возможно, протяжка всей опорной плоскостью лежала на клине. Допускаемая величина свисания определяется в каждом случае в зависимости от усилий резания, толщины и ширины протяжки, а также жесткости крепления. Ширина клина Вк для протяжек, закрепленных в пазу корпуса державки, занижается по сравнению с шириной паза Вn: на 0,1…0,17 при Вк ≤ 15 мм и Lк ≤ 300 мм; на 0,27…0,31 мм при Вк > 15 мм и Lк > 300 мм. Для протяжек, закрепленных не в пазе (в уступе или на шпонке), ширина клина обычно равна ширине протяжки. Толщина клина А задается на тонком его конце. Толщину клина выбирают конструктивно, но при этом следует иметь в виду, что чрезмерное увеличение толщины клина влечет за собой увеличение габаритов корпусов, а слишком

60

тонкие клинья сложны в изготовлении. Наименьшая толщина тонкого конца клина рекомендуется в следующих пределах: при Lк ≤ 600 мм, аmin = 2 мм; при Lк > 600 мм, аmin = 4 мм. В отдельных случаях в практике встречаются и более тонкие клинья. Например: А = 1,3 мм при Lк = 380 мм; А = 2,5 мм при Lк = 980 мм. Угол клина αк рекомендуется брать в пределах от 0°45' до 1°. В отдельных случаях, когда нужна очень тонкая регулировка, угол клина можно принять 0°30', а при грубом регулировании αк можно увеличить до 1°30'. Регулировочные клинья располагают по всей длине регулируемой секции. Клинья располагают толстым концом как со стороны первых зубьев секции, так и со стороны последних зубьев; предпочтительно размещать клин со стороны последних зубьев. Наклонная плоскость клина должна быть обращена к корпусу протяжки под углом αк (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Исходное положение регулировочного клина

Общая длина клина Lк при свободном выходе его тонкого конца должна удовлетворять условию: Lк ≥ Ln + Lр + (5…10) мм, (6.1) где Ln – длина регулируемой секции протяжек; Lр – наибольший ход клина при регулировании, равен 30…50 мм. Если тонкий конец клина не имеет свободного выхода (например, когда этому мешает следующая по порядку секция), Lр = 15 – 20 мм. В этом случае при исходном положении клина передний конец протяжки (15 – 20 мм) нависает над клином. Если крепежные винты проходят через клин (см. рис. 6.1),то в клине делается паз шириной на 0,5…1 мм больше диаметра винта d, а длина паза определяется по формуле l1 = Lр + d + (1…3) мм (6.2)

61

Движение клину передается посредством специальных устройств (рис. 6.2).

а

б

в

г

д Рис. 6.2. Устройства для перемещения регулировочного клина

62

7. УПОРНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАРУЖНЫХ ПРОТЯЖЕК И ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ Основные (продольные) силы при наружном протягивании должны восприниматься упорными штифтами или планками, которые располагаются в конце каждого комплекта (каждой секции) протяжек. Это необходимо для того, чтобы крепежные винты (болты) работали только на растяжение и сжатие, но не на срез. Упоры могут быть размещены на открытой плоскости корпуса или в сквозных пазах корпуса (рис. 7.1).

а

б

Рис. 7.1. Расположение упорных штифтов в сквозном пазе корпуса

При этом упрощается изготовление и сохраняется жесткость корпуса. В случаях, когда упорный штифт проходит через регулировочный клин, в клине делают паз. При высоте клина свыше 15–20 мм штифты в качестве упоров применять не следует, так как за счет увеличения консоли возрастает изгибающий момент штифта. Применение упорных штифтов для протяжек с наклонными зубьями (см. рис. 7.1, б) позволяет упростить изготовление протяжек и уменьшить расход инструментальной стали. Штифты могут быть гладкими (рис. 7.2, а) или ступенчатыми (рис. 7.2, б).

а

б

Рис. 7.2. Форма и размеры упорных штифтов

63

Соединение их с корпусом осуществляется по посадкам с натягом. Отверстие под штифт выполняется сквозным. Длина запрессованного в корпус участка штифта должна быть не меньше (1 – 1,5)d. В качестве материала для штифтов рекомендуются стали марок 45 и 40Х, термически обработанные до HRC 40-45. В зависимости от силы протягивания диаметры штифтов применяются равными от 20 мм до 50 мм. Рекомендуемые размеры штифтов приведены в табл. 7.2. Таблица 7.2 Конструктивные параметры упорных штифтов Тип упора (см. рис. 7.2) а

б

Размеры штифтов, мм

Допускаемая сила протягивания в кН 30

50

70

100

150

d

20

25

30

35

45

D

25

32

40

45

60

c

22,5

29

35

40

53

d

25

30

35

40

50

c

22

27

30

35

43

Упорные устройства с планками также широко распространены и имеют много разных конструкций. Наиболее распространенные из них представлены на рис. 7.3, а размеры поперечного сечения в табл. 7.3.

а

б

Рис. 7.3. Конструкции упорных устройств с планками

64

Таблица 7.3 Размеры поперечного сечения упорных планок (шпонок) Тип упора (рис.7.3) а б

Размеры упора, мм by hy by hy

30

Допускаемая сила протягивания в кН 50 70 100 150

200

16 10 22 14

18 11 25 14

28 16 36 20

20 12 28 16

22 14 30 16

25 14 32 18

65

8. МЕТОДИКА И ПРИМЕР РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ БЛОКА НАРУЖНЫХ ПРОТЯЖЕК 8.1. Исходные данные для примера Исходными данными для расчета блока протяжек являются: профиль обрабатываемой заготовки, ее материал, твердость материала, припуск на обработку, допуск на размеры, шероховатость обработанной поверхности, модель протяжного станка. 8.1.1. Профиль поперечного сечения заготовки (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Профиль поперечного сечения заготовки

Поверхности 1, 2 и 3 одинаковой длины, сплошные, предварительно обработаны. 8.1.2. Длина заготовки Lз = 100 мм. 8.1.3. Материал заготовки Сталь 45, 220 НВ. 8.1.4. Припуск на обработку А0 = 2,5 +0,3 = 2,8 мм. 8.1.5. Допуск ± 0,05 мм. 8.1.6. Шероховатость поверхностей, обработанных протягиванием должна соответствовать Ra ≤ 3,2 мкм. 8.1.7. Модель станка не задана. 8.2. Определение последовательности протягивания поверхностей заготовок При определении последовательности обработки поверхностей сложного профиля заготовок следует руководствоваться рекомендациями, изложенными в разделе 3 и в литературе [1, 2, 4]. Так как ширина всех поверхностей заготовки В > 12 мм, то при их протягивании целесообразно применить групповую трапециевидную схему резания (см. табл. 1.8). Расположение секций параллельно-последовательное: первая секция протяжек в блоке обрабатывает поверхность 1, а вторая и третья одновременно обрабатывают поверхности 2 и 3 (см. рис. 8.1).

66

8.3. Определение угла наклона зубьев ω, осевого tо и нормального tН шагов, высоты h и формы стружечных канавок Рекомендации по выбору угла ω изложены в пункте 1.2.1. Осевой шаг зубьев рассчитывается по формулам: при обработке стальных заготовок tо = 1,9 L 3 ; (8.1) при обработке чугунных заготовок (8.2) tо = 1,6 L 3 ; где Lз – длина заготовки. После расчета по формулам 8.1 и 8.2 tо округляется до ближайшего большего значения по табл. 1.1. Значения величин tН и h определяются также по табл. 1.1 в зависимости от tо и ω. Рекомендации по выбору формы и конструктивных параметров стружечных канавок см. в пункте 1.2.4. ω = 0 – 15°; t0 = 1,9 100 = 19 мм; Принимаем: ω = 0º; tн = t0 = 20 мм (табл. 1.1); h = 8 мм. 8.4. Определение величин заднего - αВ и переднего - γВ углов при вершине зубьев Значения αВ и γВ на черновых, чистовых и калибрующих зубьях протяжек выбираются по табл. 1.4 и 1.5 в зависимости от материала заготовки, точности обработки и поверхности зубьев, по которой перетачивается протяжка. Принимаем: αв = 3° на черновых и чистовых зубьях, αв= 2° на калибрующих зубьях ; γ = 15° на черновых, чистовых и калибрующих зубьях. 8.5. Определение подачи на зуб (группу зубьев) 8.5.1. Определение подачи, допускаемой условиями сворачивания и размещения стружки в стружечной канавке протяжек – Sсв (см. подраздел 2.2, табл. 2.1 и 2.2). Величина Sсв при протягивании серого чугуна определяется по формуле (2.3). Принимаем Sсв = 0,24 мм. 8.5.2. Определение наибольшей подачи при выбранной схеме резания – Sсх. Рекомендации по выбору Sсх см. в подразделе 2.2. Принимаем Sсх= 0,3 мм. 8.5.3. Определение лимитирующей подачи – Sлим. Если модель станка заранее не известна (не задана), то Sлим принимается равной меньшей из найденных двух подач: Sсв и Sсх. Принимаем Sлим= Sсв= 0,24 мм.

67

8.6. Определение суммарной длины одновременно работающих лезвий При протягивании прерывистых поверхностей заготовок и поверхностей с переменной шириной ΣБ определяется графически вручную или с помощью ЭВМ (см. подраздел 2.4). При протягивании поверхности постоянной ширины ΣБ рассчитывается по формуле (2.7). ΣБ = 100 · 30/20·cos 0° · 2 = 75 мм. 8.7. Определение наибольшей силы резания 8.7.1. При Sлим = Sсв = 0,24 мм и 220 НВ по табл. 2.5 находим силу, приходящую на 1 мм длины лезвия протяжки РS = 531 Н/мм. 8.7.2. По формуле (2.6) определяем силу при протягивании поверхности 1 РП1 = 531· 75 = 39825 Н. Так как длина и ширина поверхностей 1, 2 и 3 одинаковы, то РП3 = РП2 = = РП1 = 39825 Н. Наибольшая сила будет при одновременном протягивании поверхностей 2 и 3. РПΣmax = РП2 + РП3 = 39825 · 2 = 79650 Н. 8.8. Определение тяговой силы и модели станка Тяговая сила станка находится из условия Рст ≥

PnΣmax . (0.7 − 0.8)

(8.3)

Значение Рст округляется до ближайшего большего из табл. 4.1 и выбирается (предварительно) модель станка. Окончательно модель станка может быть выбрана по тяговой силе и по длине хода ползуна LХ.П. после выполнения компоновки блока протяжек с учетом длин протяжек и заготовки, ширины (диаметра) упоров, подхода и перебега инструмента (протяжек) и др. Выбираем (предварительно) вертикально-протяжной станок полуавтомат мод. 7Б76 (Рст = 200кН; LХ.П = 1250 мм). 8.9. Определение подачи на зуб Sст, допускаемой тяговой силой станка (если модель станка задана) Подставив в формулу (2.2) значения Рст , рассчитанную по формуле (2.1), и ΣБ рассчитаем силу резания, приходящую на 1 мм длины лезвия протяжки PS, и для найденного ее значения и известного материала заготовки по табл. 2.5 находим подачу Sст. В этом случае лимитирующей подачей будет наименьшая из трёх: Sсв, Sсх, Sст. Если при найденной Sлим условие (8.3) не выполняется, то надо уменьшить ее величину или протягивать поверхности заготовки (1, 2, 3) последовательно.

68

8.10. Определение припуска, снимаемого основной (черновой) частью протяжек Ачерн = А0 – Ачист, где А0 – общий припуск, задается в исходных данных к проектированию протяжного блока (пункт 8.1.4); Ачист = 0,15 – 0,25 – припуск на чистовые зубья (см. пункт 2.2.1). Принимаем Ачист = 0,2 мм. Ачерн = 2,8 – 0,2 = 2,6 мм. 8.11. Определение числа зубьев на черновой части протяжек zчерн = Ачерн / Sлим = 2,6 / 0,24 = 10,8 шт. Дробное zчерн. округляется до целого. Принимаем zчерн = 11 шт. С учетом того, что на последних двух черновых (переходных) зубьях подача должна быть равна соответственно: 0,6Sлим и 0,4Sлим, фактическое число черновых зубьев будет на единицу больше. zчерн.факт. = zчерн + 1 = 11 + 1 = 12 шт. 8.12. Определение фактического припуска на черновые зубья Ачерн.факт = Sлим · zчерн..= 0,24 · 11 = 2,64 мм. 8.13. Определение фактического припуска на чистовые зубья Ачист.факт=А0 - Ачерн.факт = 2,8 – 2,64 = 0,16 мм. 8.14. Определение конструктивно-геометрических параметров канавок и лезвий на последнем зубе и ширины трапециевидной протяжки (см. табл. 1.8)

Рис. 8.2. Размеры лезвий и канавок трапециевидной протяжки в поперечном ее сечении на последнем зубе

Уточняем положение протяжки относительно обрабатываемой поверхности заготовки шириной В = 30 мм (рис. 8.2). 9,5 + 6,5 + 9,5 = 25,5 мм;

69

30 – 25,5 = 4,5 = (2,3 + 2,2). Ширина протяжки определяется по формуле (1.16) b = 30 + 2 · 3 = 36 мм. 8.15. Определение высоты протяжек по последнему зубу С учетом того, что подача на двух последних черновых (переходных) зубьях равна 0,6 SZ и 0,4 SZ соответственно, высоту протяжки с трапециевидными лезвиями можно определить по формулам: H12 = H1 + Aчерн факт – Sлим = 30 + 2,64 – 0,24 = 32,4 мм; или H12 = H1 + (Zчерн факт – 3) Sлим + 0,6 Sлим + 0,4 Sлим = = 30 + (12 – 3) · 0,24 + 0,141 + 0,098 = 32,4 мм. Высота протяжки со сплошными лезвиями: Нпс = Нпт + Ачист = 32,4 + 0,16 = 32,56 мм. 8.16. Определение длины черновой части протяжек в секции 8.16.1. Определение способа крепления протяжек (см. раздел 5). Крепить первую и вторую протяжки в первой секции блока целесообразно планкой – клином, а во второй и третьей секциях – винтами «снизу». Следовательно, увеличенных шагов зубьев на всех шести протяжках не будет, т. е. в формуле (1.11) i = 0, m = 0 (при ω = 0º). Длина трапециевидных протяжек во всех трех секциях равна LПТ = Lчерн = 1,5·20 + 20·(12 – 1) = 250 мм. Если длина трапециевидной протяжки получилась больше 250 мм, то ее делают из двух частей. Необходимость разделения протяжки на части обусловлена особенностями технологии ее изготовления (см. пункт 1.2.7). Возможные варианты стыков двух протяжек в секции (см. рис. 1.9 и 1.10). 8.16.2. Определение величины подъема ∆ заднего торца трапециевидной протяжки Подставив в формулу (1.15): LПТ =250 мм; αn = 5′·β=30°, получим:

∆ = 250 ⋅ sin{arctg(

tg5' )} = 250 ⋅ sin 19' = 1,35 мм sin15°

Условие ∆ ≤ (h - h′) выполняется, так как 1,35 < (8 – 5,5). 8.17. Определение длины протяжки со сплошными лезвиями LПС = Lчерн + Lчист + Lк +m + tу · i, где Lчист – длина чистовой части секции (протяжки со сплошными лезвиями): Lчист = t0 · zчист;

70

Lк – длина калибрующей части протяжки: Lк = t0 · zк. Число чистовых zчист и калибрующих zк зубьев выбираются в зависимости от точности и шероховатости обработанной поверхности (см. пункт 2.2.1). По табл. 2.4 выбираем zчист = 3 шт, zк = 4 шт. LПС = 250 + 22· 3 + 22·4 = 390 мм < 450 мм. Протяжка со сплошными лезвиями также может состоять из двух и более частей, если ее длина больше максимально допустимой (см. табл. 1.7). При разделении этой протяжки целесообразно чистовую и калибрующую части изготавливать отдельно от черновой. Длина протяжек с трапециевидными и со сплошными лезвиями в данном примере не превышает максимально допустимых. Следовательно, их можно изготовить цельными, например, из стали Р6М5 или из других быстрорежущих сталей [10]. 8.18. Определение высоты протяжек по вершинам зубьев При составлении таблиц для черновых протяжек в секции с трапециевидными лезвиями и черновой части чистовых протяжек в секции со сплошными лезвиями необходимо учесть, что подача на первую группу черновых (буферных) зубьев устанавливается перемещением стола станка с заготовкой в сторону ползуна на величину Sлим или с помощью регулировочных клиньев при настройке блока, а подача на последних двух черновых (переходных) зубьях равна соответственно: 0,6Sлим и 0,4Sлим. 8.18.1. Определение высоты трапециевидной протяжки по вершинам зубьев (табл. 8.1). Таблица 8.1 Высота первой в секции трапециевидной протяжки по вершинам зубьев (Ачерн = 2,64 мм, SЛИМ = 0,24 мм)

32,4

1,92

2,16

2,4

2,544

2,64

0,72

0,48

0,24

0,096

0

0,096

32,304

1,68 0,96

0,144

32,16

12

1,44

0,24

31,92

11

1,2

0,24

31,68

10

1,2

0,24

31,44

9

1,44

0,24

31,2

8

0,96

0,24

30,96

7

1,68

0,24

30,72

6

0,72

0,24

30,48

5

1,92

0,24

30,24

4

0,48

0,24

30 0,24

3

2,16

Величина снятого припуска, мм/зуб Остаток припуска, мм

2

0,24

Подача на зуб SZ, мм

1

2,4

№ зуба Высота протяжки Hi , мм

71

8.18.2. Определение высоты протяжки со сплошными лезвиями по вершинам зубьев (табл. 8.2). При составлении таблицы для протяжек со сплошными лезвиями необходимо учесть также занижение на 0,02–0,04 мм последнего ее чернового зуба по отношению к последнему черновому зубу протяжки с трапециевидными лезвиями и плавное уменьшение подачи на чистовых зубьях (см. пункт 2.2.1). Последний черновой (№ 12) зуб занижаем на 0,03 мм по отношению к последнему черновому (№ 12) зубу на трапециевидной протяжке. Припуск на чистовые зубья (Ачист. = 0,16 мм) распределяем так, чтобы подача на них была плавно убывающей: SZ13 = 0,09 мм; SZ14 = 0,05 мм; SZ15 = 0,02 мм. Зубья номер 16, 17, 18 и 19 являются калибрующими. Таблица 8.2 Высота второй в секции протяжки – со сплошными лезвиями по вершинам зубьев (АО = 2,8 мм; Ачерн. = 2,64 мм; Ачист. = 0,16 мм; SЛИМ = 0,24 мм)

32,37

2,544

2,64

0,096

0,16

0,096

32,304

2,4

0,144

32,16

12

0,24

0,24

31,92 0,24

11

2,16

2,8

2,8

2,8

2,8

0

0

0

0

0

32,56

19

2,8

0

32,56

18

0

0

32,56

17

2,78

0

32,56

16

0,05

0,02

32,56

15

2,73

0,05

32,54

14

0,07

0,09

32,49

13

10

0,48

Окончание табл. 8.2 № зуба Высота протяжки Hi , мм Подача на зуб SZ, мм/зуб Величина снятого припуска, мм Остаток припуска, мм

9

1,92

0,24

31,68

8

0,72

31,44 0,24 1,68 0,96

1,44

0,24

31,2

30,96

7

1,2

0,96 1,68

1,2

0,72 1,92

1,44

0,48

6

0,24

30,72

5

0,24

30,48

4

0,24

30,24

3

2,16

0,24

30 0,24

2

0,24

Подача на зуб SZ, мм/зуб Величина снятого припуска, мм Остаток припуска, мм

1

2,4

№ зуба Высота протяжки Hi , мм

72

8.19. Компоновка блока протяжек Выполняется путем вычерчивания (в масштабе 1:1) вручную или с помощью ЭВМ сборочного чертежа блока с учетом габаритных размеров протяжек, корпусов, плиты, элементов их крепления, регулировочных клиньев, упоров и т. д. При этом необходимо выполнить следующие требования: 1. Плита не должна быть длиннее и шире рабочей поверхности ползуна (см. табл. 4.1) 2. Длина рабочей части блока – расстояние между первым зубом первой протяжки и последним зубом последней протяжки LРЧ (см. рис. 8.3) должна удовлетворять условию: LРЧ ≤ LХП – LZ1 – LЗ – LПП, (8.4) численное значение LХП и LZ1 см. в разделе 4; LПП – расстояние между последним зубом последней протяжки и нижним торцом заготовки в конце рабочего хода ползуна (перебег инструмента LПП = 20–30 мм). Если модель станка заранее не известна (не задана) и условие (8.4) не выполняется, то по табл. 4.1 выбирается станок с большей LХП. Если модель станка заранее известна (задана) и условие (8.4) не выполняется, то следует попытаться уменьшить длину протяжек за счет увеличения подачи на зуб SЛИМ и осевого шага tО, то есть для этого нужно повторить все расчеты и проверить выполнение условия (8.4). 3. Расстояние Е между торцом последней протяжки и верхним торцом ползуна (см. рис. 4.1) должно быть не менее 50–75 мм. 4. U-образные пазы под крепежные болты (см. рис. 8.3.) располагать по длине плиты равномерно на расстоянии LТП друг от друга (см. табл. 4.1), причем первый паз располагается на расстоянии 50–100 мм от торцов плиты. 5. Для правильного расположения (ориентации) корпусов с протяжками на плите в поперечном и продольном направлениях и для восприятия сил, действующих перпендикулярно направлению рабочего движения протяжек (рис. 1.5) между корпусами и плитой (на концах корпусов) установить шпонки длиной 60–80 мм и шириной 16–22 мм (см. рис. 8.3). Вместо шпонок можно использовать наружные упоры (планки), которые устанавливаются на плите по месту при сборке блока (см. Приложение 5 на вклейке). 6. Для регулирования (подналадки) протяжек по высоте предусмотреть регулировочные клинья (см. подраздел 6.2). 7. Для передачи усилия с ползуна на плиту, с плиты на корпуса, с корпуса на секции протяжек предусмотреть упоры (шпонки или штифты) (см. раздел 7). 8. Для транспортировки блока протяжек с верстака или из кладовой на станок и обратно на заднем торце плиты должен быть рымболт

73

Рис. 8.3. Компоновочная схема протяжного блока по длине

74

8.19.1. Определение длины корпуса – №1. Минимальную длину корпуса 1 (рис.8.3.) определяем по формуле Lk1 = Lсек + bу + c, (8.5) где Lсек – общая длина протяжек в первой секции Lсек1 = LПТ + ay + LПС, (8.6) где ay = (1,1 – 1,3)·а (см. табл. 1.1). Для стружечной канавки типа А по табл. 1.1 при tн = 20 мм и q = 5,5 мм находим а = ( tн – q)=20 – 5,5 = 14,5 мм. Тогда ay = 1,2·14,5 = 17,4 мм. Подставляя в (8.6) численные значения Lпт, bу и с, получаем: Lсек1 = 250 + 17,4 + 390 ≈ 657 мм. Размеры упора – планки (bу×hу) выбираем по табл. 7.3 с учетом типа упора и усилия при протягивании поверхности 1 заготовки – РП1=39825 Н (см. пункт 8.7.2 примера расчёта) bу×hу = 18×11 мм. Расстояние от упора до торца корпуса – с принимаем равным ширине упора: с = bу =18 мм. Подставляя в (8.5) численные значения Lсек, bу и с, получаем Lk1 = 657 + 18 + 18 = 693 мм. Длины шпонок выбираем из ряда: 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 70; 80; 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 250; 280; 320; 360; 400; 450; 500 мм. 8.19.2. Определение длины корпуса №2 (Lсек2 = Lсек3 = Lсек1). Lk2 = Lсек2,3 + Dш + с´, (8.7) где Dш – диаметр штифта (упора), выбранный по табл. 7.2 с учетом типа штифта и сил резания при протягивании поверхностей 2 и 3 заготовки, Dш = 20 мм; с′ – расстояние от штифта до торца корпуса. Принимаем с′ = Dш = 20 мм. Подставив в (8.7) значения величин, получаем Lk2 = 657 +20 + 20 = 697 мм. Для обеспечения возможности монтажа корпусов на плите между их торцами должен быть зазор f = 3 – 5 мм. 8.19.3. Определение длины плиты (см. рис 8.3). Lпл = Lk1 + f + Lk2 + (15–25 мм) = 693 + 4 + 697 + 18 = 1412 мм. 8.19.4. Определение длины рабочей части и длины рабочего хода блока. В рассматриваемом примере (см. рис. 8.3.) LРЧ = Lк1 + f + Lк2 – ( t0 + DШ + c´) = 693 + 4 + 697 –(20 + 20 + 20) = 1334 мм.

75

Выбранный ранее станок мод. 7Б76 с LХП = 1250 мм не проходит по длине хода ползуна, так как не выполняется условие (8.4). По табл. 4.1 выбираем станок мод. 7734 (Рст = 250 кН, LХП = 1600 мм, Lпр= 2000 мм; Нп=480 мм). Проверяем выполнение условия (8.4): 1334 ≤ (1600 – 20 – 100 – 20); 1334 < 1460 – условие выполняется. Длина плиты Lпл меньше длины ползуна Lпр (1412