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 (детали коробок скоростей автомобилей, буровых установок, металлорежущих станков, сельхозмашин и т.п.) 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 переходных и чистовых шлицевых зубьев после режущих зубьев вводятся по три зуба (фиг.1, фиг.2) с диаметральными размерами, равными размеру калибрующих зубьев, на задней поверхности которых наносится сетка мелкоразмерных стружкоразделительных 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 поведхности в пределах допустимой для материала рабочей части протяжки. Использование тройного ряда мелкоразмерных стружкоделительных канавок на трех дополнительных зубьях, с диаметральными размерами, равными размеру калибрующих зубьев, обеспечит получение требуемой шероховатости наружной базовой поверхности 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 0,03 мм. до 0,006 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.

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 на зуб (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

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.

Задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств протяжек путем исключения из их конструкций переходных и чистовых 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 наружной базовой поверхности шлицевого отверстия..

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, 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. 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.

На фиг.1 представлены три калибрующих зуба протяжки, на фиг 2 - конструктивные и геометрические параметры стружкоразделительных канавок и их расположение на наружных диаметрах три калибрующих зуба протяжки.

Параметры стружкоделительных канавок выбраны конструктивно, а именно: глубина стружкоразделительных канавок превышает подъем на зуб последнего режущего зуба на 0,30,5 мм.; шаг между стружкоразделительными канавками составляет 2,0 мм., расстояние от точки перегиба шлицевого профиля до первой стружкоразделительной канавки составляет 1,5 мм., угол профиля стружкоразделительных канавок составляет 45°, радиус дна стружкоразделительных канавок равен 0,20,3 мм.

Исключение из конструкции рабочей части протяжек переходных и чистовых шлицевых зубьев рабочей части протяжек, обеспечит: значительное 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.

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.

Протяжка с "шабером" для обработки шлицевых отверстий с прямобочным профилем в изделиях, изготовленных из конструкционных материалов, режущая часть которой выполнена по групповой схеме съема припуска, отличающаяся тем, что она не имеет переходных и чистовых зубьев, а на первых трех калибрующих зубьях, выполненных по одинарной схеме съема припуска, по всему наружному диаметру шлицев выполнены мелкоразмерные стружкоразделительные 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 h_к стружкоразделительных канавок превышает подъем на зуб последнего режущего зуба на 0,30,5 мм, шаг между стружкоразделительными канавками составляет 2,0 мм, расстояние от точки перегиба шлицевого профиля до первой стружкоразделительной канавки составляет 1,5 мм, угол профиля стружкоразделительных канавок составляет 45°, радиус дна стружкоразделительных канавок равен 0,20,3 мм.