Протяжка для обработки шлицевых отверстий с эвольвентным профилем с центрированием по наружному диаметру

Полезная модель относится к металлообработке (металлорежущим инструментам): к протяжкам для шлицевых отверстий с эвольвентным профилем с центрированием по наружному диаметру в изделиях, изготовленных из конструкционных труднообрабатываемых материалов и материалов с высокой твердостью (детали коробок скоростей автомобилей, буровых установок, металлорежущих станков, сельхозмашин и т.п.)

Для достижения поставленной цели в конструкцию рабочей части протяжки для шлицевых отверстий с эвольвентным профилем с центрированием по наружному диаметру в изделиях, изготовленных из конструкционных труднообрабатываемых материалов и материалов с высокой твердостью, взамен чистовых круглых после переходных режущих зубьев вводятся по три зуба с диаметральными размерами, равными размеру калибрующих зубьев, на задней поверхности которых наносится сетка мелкоразмерных стружкоделительных канавок, расположенных в шахматном порядке друг относительно друга. Величина подъема на первом дополнительном зубе (он является последним режущим зубом протяжки) должна обеспечивать величину контактных нагрузок в пределах допустимой для материала рабочей части протяжки.

Полезная модель относится к металлообработке (металлорежущим инструментам): к протяжкам для шлицевых отверстий с эвоьвентным профилем с центрированием по наружному диаметру в изделиях, изготовленных из конструкционных материалов (детали коробок скоростей автомобилей, буровых установок, металлорежущих станков, сельхозмашин и т.п.)

Используемые для протягивания вышеперечисленных поверхностей в изделиях, изготавливаемых из конструкционных труднообрабатываемых материалов и материалов с высокой твердостью, стандартные протяжки, как показывает опыт их практической эксплуатации, обладают одним существенным недостатком: переходные и чистовые шлицевые зубья с эвоьвентным профилем для обработки наружного диаметра и боковых сторон (их количество в зависимости от типоразмера шлицевого отверстия с эвольвентным профилем [1] изменяется от 6 до 8 на один типоразмер протяжки), спроектированные с незначительным подъемом на зуб (от 0,03 мм. до 0,005 мм. на сторону), интенсивно изнашиваются по причине значительных контактных нагрузок, возникающих на рабочих поверхностях (передней и задней) зубьев. Ниже приведен расчет, объясняющий причину их интенсивного износа.

По данным [2] проведен расчет удельных контактных нагрузок на передней поверхности переходных и чистовых шлицевых зубьев протяжек из быстрорежущей стали для обработки шлицевых отверстий с эвольвентным профилем с центрированием по наружному диаметру [1] в изделиях из легированной стали марки 40Х по ГОСТ 19265-83 с твердостью НВ 230302 (данная марка легированной стали с указанной твердостью широко применяется для изготовления зубчатых колес и блоков в силовых передачах грузовых автомобилей, сельхозмашин, буровых установок и т.п.), В соответствии с данными (гл. VIII, табл.12,[3]) для быстрорежущей стали марки Р6М5 по ГОСТ 19265-83 (и ее аналога - быстрорежущей стали марки Р18 по ГОСТ 19265-83) [G]вр=26003000 МПа (260300 кг/мм²). Результаты расчета представлены в таблице 1.

Как следует из проведенного анализа, при всех значениях переднего угла, переходные и чистовые шлицевые зубья с подъемом от 0,01 мм. до 0,030 мм. работают с удельной контактной нагрузкой на передней поверхности, превышающей допустимую на 2%-184% (при расчетах принималась [G]вр=280 кг/мм² ). Только использование переднего угла, равного 15°, при подъемах на зуб от 0,025 мм. и выше обеспечивает переходным и чистовым зубьям нагрузку в пределах допустимой. Однако следует отметить, что подъем на зуб, равный 0,020 мм. и менее (как следует из данных [1]) имеют более 80% чистовых шлицевых зубьев всех типоразмеров анализируемых протяжек.

Таблица 1.
Таблица 1. Анализ контактных нагрузок на 1 мм. длины режущих кромок переходных и чистовых шлицевых зубьев протяжек при обработке шлицевых отверстий с эвольвентным профилем с центрированием по наружному диаметру в изделиях из легированной стали марки 40Х по ГОСТ 1050 с твердостью НВ 230302 при охлаждении - масло индустриальное И-12А.
Подъем на зуб (S z),	Сила резания (F) на 1 мм. длины режущей кромки, кг / мм	Удельная сила (q0=F/Sz), кг/мм2	Превышение допустимой нагрузки, %
MM.	Передний угол, °	Передний угол, °	Передний угол, °
	5	10	15	5	10	15	5	10	15
0,010	7,95	4,90	3,77	795	490	377	184	75	35
0,015	9,30	6,12	4,79	620	408	320	121	46	14
0,020	10,20	7,14	5,70	510	357	286	82	28	2
0,025	11,50	8,16	6,73	460	327	269	64	17	0
0,030	12,65	9,28	7,75	422	310	259	51	10	0

Основное назначение переходных и чистовых шлицевых зубьев: сформировать шероховатость протянутой поверхности по боковым сторонам эвольвентного профиля и наружному диаметру.

Задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств протяжек путем исключения из их конструкций переходных и чистовых шлицевых зубьев, работающих с удельными контактными нагрузками, превышающими допустимые для материала рабочей части [G]вр, уменьшение за счет этого длины ее рабочей части и, как следствие, повышение при этом производительности обработки при обеспечении требуемой шероховатости боковых сторон эвольвентного профиля и наружной базовой поверхности шлицевого отверстия.

Для достижения поставленной цели протяжка для обработки шлицевых отверстий с эвольвентным профилем с центрированием по наружному диаметру в изделиях, изготовленных из конструкционных материалов, режущая часть которой выполнена по групповой схеме съема припуска не имеет переходных и чистовых шлицевых зубьев, а на первых трех калибрующих шлицевых зубьях, выполненных по одинарной профильной схеме съема припуска, по всему боковому эвольвентному профилю выполнены мелкоразмерные стружкоделительные канавки, расположенные на смежных зубьях в шахматном порядке друг относительно друга (фиг.1), что обеспечивает при поступательном движении протяжки скоблящее снятие с обрабатываемой поверхности изделия тонких узких стружек. Три дополнительных калибрующих зуба (сечения А-А и Б-Б) со стружкоделительными канавками. Расположение стружкоделительных канавок на калибрующих зубья на задней поверхности (сечение А-А - первый и третий калибрующие зубья; сечение Б-Б - второй калибрующий зуб) и их конструктивные и геометрические параметры (вид Г и сечение Д-Д). Сечение В-В - калибрующие зубья без стружкоделительных канавок. Губина h_к стружкоделительных канавок превышает подъем на зуб последнего шлицевого режущего зуба на 0,10,2 мм., шаг между стружкоделительными канавками составляет 1,33,0 мм., угол профиля стружкоделительных канавок составляет =45°60°, радиус дна стружкоразделительных канавок равен 0,20,3 мм., расстояния от краев профиля зуба b₁ =b₂=1,3 мм (для зубьев, расположенных в сечении А-А) и b₃=b₄=3 мм (для зуба, расположенного в сечении Б-Б).

Исключение из конструкции рабочей части протяжек б8 переходных и чистовых шлицевых зубьев рабочей части протяжек, обеспечит: снижение трудоемкости изготовления протяжек; позволит сократить длину рабочей части протяжек, и как следствие этого, будет уменьшен расход остродефицитного инструментального материала, каким являются быстрорежущие стали, а также будет обеспечено повышение производительности операции протягивания за счет работы инструментом с более короткой рабочей частью.

Библиографические данные источников информации:

1. ГОСТ 28048-89 - ГОСТ 28051-89. Протяжки с навертным хвостовиком для шлицевых отверстий с эвольвентным профилем с центрированием по наружному диаметру Конструкция. М.: Госкомитет СССР по стандартам. 1989.

2. Протяжки для обработки отверстий / Д.К.Маргулис, М.М.Тверской, В.Н.Ашихмин и др. М.: Машиностроение, 1986, - 232 с.

3. Конструкционные материалы: Справочник/ Б.Н.Арзамасов и др.: Под общ. ред. Б.Н.Арзамасова. - М.: Машиностроение, 1990.

Протяжка для обработки шлицевых отверстий с эвольвентным профилем с центрированием по наружному диаметру в изделиях, изготовленных из конструкционных труднообрабатываемых материалов и материалов с высокой твердостью, содержащая режущую часть, режущие зубья которой выполнены по групповой схеме, отличающаяся тем, что калибрующая часть выполнена по одинарной профильной схеме съема припуска, при этом по всему контуру шлицевых участков первых трех калибрующих зубьев выполнены мелкоразмерные стружкоделительные канавки, расположенные на смежных зубьях в шахматном порядке относительно друг друга, что обеспечивает при поступательном движении протяжки скоблящее снятие с обрабатываемой поверхности изделия тонких узких стружек, при этом глубина стружкоделительных канавок превышает подъем на зуб последнего режущего зуба на 0,10,2 мм, шаг между стружкоделительными канавками составляет 1,33,0 мм, угол профиля стружкоделительных канавок составляет угол 4560°, радиус дна стружкоделительных канавок равен 0,20,5 мм, расстояния от краев профиля на нечетных зубьях зуба равно 1,3 мм и соответственно на четном зубе - 3 мм.