Протяжка с "шабером" для обработки шлицевых отверстий

Полезная модель относится к металлообработке (металлорежущим инструментам): к протяжкам для шлицевых отверстий с прямобочным профилем с центрированием по наружному диаметру в изделиях, изготовленных из конструкционных труднообрабатываемых материалов и материалов с высокой твердостью. Для достижения поставленной цели в конструкцию рабочей части протяжки для шлицевых отверстий с прямобочным профилем с шириной шлицевого паза от 6 мм и более с центрированием по наружному диаметру в изделиях, изготовленных из конструкционных труднообрабатываемых материалов и материалов с высокой твердостью, взамен части переходных и всех чистовых шлицевых зубьев после режущих зубьев вводятся три зуба, спроектированных по профильной схеме без поднутрения боковых сторон, с диаметральными размерами, равными размеру калибрующих зубьев, на задней и боковых поверхностях 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 удельных контактных нагрузок на передней поверхности в пределах допустимой для материала рабочей части протяжки. Использование тройного ряда мелкоразмерных стружкоделительных канавок на трех дополнительных зубьях по их контуру обеспечит получение требуемой шероховатости наружной базовой поверхности и боковых поверхностей шлицевого отверстия.

Полезная модель относится к металлообработке (металлорежущим инструментам): к протяжкам для шлицевых отверстий с прямобочным 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 и круглые зубья (их количество в зависимости от типоразмера шлицевого отверстия [1] от 8 до 15 на один типоразмер протяжки), спроектированные с незначительным подъемом на зуб (от 0,006 мм. до 0,03 мм. на сторону), интенсивно изнашиваются по причине значительных контактных перегрузок. Ниже приведен расчет, объясняющий причину их интенсивного износа.

По данным [2] проведен расчет удельных контактных нагрузок на передней поверхности переходных и чистовых шлицевых и круглых зубьев протяжек из быстрорежущей стали для обработки шлицевых отверстий с прямобочным профилем с центрированием по наружному диаметру комбинированных переменного резания [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 и круглые зубья с подъемом от 0,006 мм. до 0,020 мм. работают с удельной нагрузкой, 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 чистовым зубьям нагрузку на пределе допустимой. Однако следует отметить, что подъем на зуб, равный 0,020 мм. и менее (как следует из данных [1]) имеют более 80% чистовых зубьев всех типоразмеров анализируемых протяжек.

Основное назначение переходных и чистовых зубьев - сформировать шероховатость протянутой поверхности по наружному диаметру и боковым поверхностям шлицев.

Аналогом данной полезной модели является Патент 2263009 РФ, МПК B23D 43/02 «Протяжка для обработки многогранных отверстий», авторы: Емельянов С.Г., Селезнев Ю.Н., согласно которому в конструкцию рабочей части протяжки для шлицевых отверстий с прямобочным профилем с шириной шлицевого паза от 6 мм и более с центрированием по наружному диаметру, взамен переходных и чистовых шлицевых режущих зубьев вводятся три зуба с диаметральными размерами, равными размеру калибрующих зубьев, на задней поверхности которых наносится сетка мелкоразмерных стружкоразделительных канавок, расположенных в шахматном порядке друг относительно друга.

Недостатком конструкции протяжного инструмента аналогового патента является отсутствие сетки мелкоразмерных стружкоразделительных канавок на боковых поверхностях зубьев, то есть на боковых поверхностях шлицев не формируется требуемая шероховатость обработанной поверхности.

Задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств протяжек путем замены части переходных и всех чистовых зубьев, работающих с удельными контактными нагрузками, превышающими допустимые для материала рабочей части [G]вр, специальной конструкцией калибрующей части, уменьшение за счет этого длины ее рабочей части и, как следствие, повышение при этом производительности обработки при обеспечении требуемой шероховатости наружной базовой поверхности шлицевого отверстия и боковых поверхностей шлицев.

Для достижения поставленной цели в конструкцию рабочей части протяжки для шлицевых отверстий с прямобочным профилем с шириной шлицевого паза 6 мм с центрированием по наружному диаметру, калибрующая часть выполнена в виде трех калибрующих зубьев, выполненными по одинарной профильной схеме съема припуска без поднутрения боковых сторон, по всему наружному диаметру и боковым поверхностям шлицев выполнены мелкоразмерные стружкоделительные канавки, расположенные на смежных зубьях в шахматном порядке друг относительно 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 0,3-0,5 мм, шаг между стружкоделительными канавками составляет от 1,3 мм до 3 мм, расстояние на первом и третьем калибрующих зубьях от точки перегиба шлицевого профиля до первой стружкоделительной канавки составляет от 1,3 мм до 3 мм на наружном диаметре и от 1,3 мм до 1,8 мм на боковой поверхности зуба, расстояние на втором калибрующем зубе от точки перегиба шлицевого профиля до первой стружкоделительной канавки на наружном диаметре и на боковой поверхности зуба составляет 2,6-3,0 мм, угол профиля стружкоделительных канавок составляет от 45° до 90°, радиус дна стружкоделительных канавок равен 0,2-0,3 мм.

На фиг.1 представлены три калибрующих зуба протяжки, на фиг 2 - конструктивные и геометрические параметры стружкоделительных канавок и их расположение на наружных диаметрах и боковых поверхностях трех калибрующих зубьев протяжки.

Параметры стружкоделительных канавок выбраны конструктивно, а именно: глубина стружкоделительных канавок превышает подъем на зуб последнего режущего зуба на 0,3-0,5 мм.; шаг между стружкоделительными канавками составляет от 1,3 мм до 3 мм, расстояние на первом и третьем калибрующих зубьях от точки перегиба шлицевого профиля до первой стружкоделительной канавки составляет от 1,3 мм до 3 мм на наружном диаметре и от 1,3 мм до 1,8 мм на боковой поверхности зуба, расстояние на втором калибрующем зубе от точки перегиба шлицевого профиля до первой стружкоделительной канавки на наружном диаметре и на боковой поверхности зуба составляет 2,6-3,0 мм., угол профиля стружкоделительных канавок составляет от 45° до 90°, радиус дна стружкоделительных канавок равен 0,2-0,3 мм.

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

Список использованных источников информации:

1. Протяжки для шлицевых отверстий с прямобочным профилем с центрированием по наружному диаметру комбинированные переменного резания. Конструкция и размеры. ГОСТ 24818-81 - ГОСТ 24823-81. М.: Госкомитет СССР по стандартам. 1982.

2. Протяжки для обработки отверстий / Д.К. Маргулис, М.М. Тверской, В.Н. Ашихманов 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.

Таблица 1
Анализ удельных контактных нагрузок на передней поверхности переходных и чистовых шлицевых и круглых зубьев протяжек из быстрорежущей стали. Охлаждение - масло индустриальное И-12А.
Подъем назуб (Sz), мм.	Сила резания (F) на 1 мм. длины режущей кромки, кг/мм			Удельная сила (q0=F/Sz), кг/мм2			Превышение допустимой нагрузки, %
	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

Протяжка с "шабером" для обработки шлицевых отверстий с прямобочным профилем с шириной шлицевого паза 6 мм с центрированием по наружному диаметру в изделиях, изготовленных из конструкционных материалов, содержащая режущую часть, выполненную по групповой схеме съема припуска, и калибрующую часть, отличающаяся тем, что калибрующая часть выполнена в виде трех калибрующих зубьев, выполненных по одинарной профильной схеме съема припуска без поднутрения боковых сторон, по всему наружному диаметру и боковым поверхностям шлицев выполнены мелкоразмерные стружкоделительные канавки, расположенные на смежных зубьях в шахматном порядке друг относительно 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 0,3-0,5 мм, шаг между стружкоделительными канавками составляет от 1,3 мм до 3 мм, расстояние на первом и третьем калибрующих зубьях от точки перегиба шлицевого профиля до первой стружкоделительной канавки составляет от 1,3 мм до 3 мм на наружном диаметре и от 1,3 мм до 1,8 мм на боковой поверхности зуба, расстояние на втором калибрующем зубе от точки перегиба шлицевого профиля до первой стружкоделительной канавки на наружном диаметре и на боковой поверхности зуба составляет 2,6-3,0 мм, угол профиля стружкоделительных канавок составляет от 45° до 90°, радиус дна стружкоделительных канавок равен 0,2-0,3 мм.