Протяжка с "шабером" для обработки шлицевых отверстий с прямобочным профилем с центрированием по внутреннему диаметру

Полезная модель относится к металлообработке (металлорежущим инструментам): к протяжкам для шлицевых отверстий с прямобочным профилем с центрированием по внутреннему 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 прямобочным профилем с центрированием по внутреннему диаметру в изделиях, изготовленных из конструкционных, труднообрабатываемых материалов и материалов с высокой твердостью, взамен переходных и чистовых круглых зубьев после режущих зубьев вводятся по три зуба с диаметральными размерами, равными размеру круглых, 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 круглым 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, 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 внутреннему 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 круглые зубья для обработки внутреннего диаметра (их количество в зависимости от типоразмера шлицевого отверстия [1] от 6 до 8 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, 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 круглых зубьев протяжек из быстрорежущей стали для обработки шлицевых отверстий с прямобочным профилем с центрированием по внутреннему 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 круглых зубьев протяжек из быстрорежущей стали. Охлаждение - масло индустриальное И-12А.

Подъем на зуб (Sz), MM.	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, чистовые шлицевые и круглые зубья с подъемом от 0,006 мм. до 0,020 мм. работают с 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.

Анализ данных стандартов [1] также показывает, что чистовыми шлицевыми зубьями (все восьмишлицевые, десятишлицевые и большинство щестишлицевых однопроходных протяжек, а также все вышеперечисленные протяжки второго прохода имеют по 58 чистовых зубьев), в зависимости от типоразмера шлицевого отверстия, снимается от 0,12 до 0,14 мм. припуска (или от 0,06 до 0,07 мм на сторону). Это значительно меньше размера фаски, формируемой на наружном диаметре шлицевого паза.

На долю чистовых круглых зубьев при центрировании по внутреннему диаметру (их число в зависимости от типоразмера шлицевого отверстия колеблется от 5 до 7) приходится припуск от 0,091 до 0,143 мм. припуска (или от 0,045 до 0,072 мм на сторону).

Основное назначение чистовых зубьев: сформировать шероховатость протянутой поверхности по внутреннему диаметру.

Задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств протяжек путем замены конструкций чистовых зубьев, работающих с удельными контактными нагрузками, превышающими допустимые для материала рабочей части [G]вр, на три дополнительных калибрующих зуба со стружкоделительными канавками, уменьшение за счет этого длины ее рабочей части и, как следствие, повышение при этом производительности обработки при обеспечении требуемой шероховатости внутренней базовых поверхностей шлицевого отверстия..

Для решения поставленной задачи в конструкцию рабочей части протяжки для шлицевых отверстий с прямобочным профилем с центрированием по внутреннему диаметру в изделиях, изготовленных из конструкционных труднообрабатываемых материалов и материалов с высокой твердостью, взамен чистовых круглых зубьев после переходных режущих зубьев вводятся по три зуба (фиг.1, фиг.2) с диаметральными размерами, равными размеру калибрующих зубьев, на задней поверхности которых наносится сетка мелкоразмерных стружкоделительных канавок [4], 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.

Использование тройного ряда мелкоразмерных стружкоделительных канавок на трех дополнительных зубьях, с диаметральными размерами, равными размеру калибрующих зубьев, обеспечит получение требуемой шероховатости внутренней базовой поверхности шлицевого отверстия.

Замена в конструкции рабочей части протяжек чистовых круглых, обеспечит: значительное снижение трудоемкости изготовления протяжек; позволит значительно 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.

Библиографический список

1. ГОСТ 24819-81. Протяжки для шлицевых отверстий с прямобочным профилем с центрированием по внутреннему диаметру комбинированные переменного резания. Конструкция и размеры. ГОСТ 25969-83 - ГОСТ 25974-83.М.: Госкомитет СССР по стандартам. 1984.

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

4. Шатин В.П., Шатин Ю.В. Справочник конструктора-инструментальщика. М.: Машиностроение, 1975, С.348

Протяжка с "шабером" для обработки шлицевых отверстий с прямобочным профилем с центрированием по внутреннему диаметру в изделиях, изготовленных из конструкционных материалов, содержащая режущую часть, выполненную по групповой схеме съема припуска, и калибрующую часть, отличающаяся тем, что на первых трех калибрующих круглых зубьях, выполненных по одинарной схеме съема припуска, по всему внутреннему диаметру выполнены мелкоразмерные стружкоразделительные 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 стружкоразделительных канавок превышает подъем на зуб последнего круглого режущего зуба на 0,30,5 мм, шаг между стружкоразделительными канавками составляет 2,0 мм, угол профиля стружкоразделительных канавок составляет 45°, радиус дна стружкоразделительных канавок равен 0,20,3 мм.