Протяжка плоская чистовая для обработки пазов с нежесткими стенками

Протяжка плоская чистовая для обработки пазов с нежесткими стенками содержит корпус (1) с двухсторонним расположением режущих зубьев (2) и стружечных канавок (3). Зубья (2) выполнены по генераторной схеме резания с увеличением подъема на зуб от предыдущих зубьев к последующим. Форма и расположение стружечных канавок (3) обеспечивает свободный сход стружки. Ширина режущих кромок (4) и подъем на зуб S_z связаны между собой соотношением: S_z/=1,54. Суммарная ширина режущих кромок, одновременно участвующих в работе, выполнена наименьшей. При этом протяжка выполнена сборной и содержит отдельные секции (5) с размещенными на них калибрующими зубьями (6), по крайней мере, два из которых выполнены на полную глубину обрабатываемого паза. Секции (5) установлены своими основаниями (7) на предварительно сжатую пластину (8) из упругого материала и регулирующую пластину (9), с обеспечением размера H, равного ширине паза. Секции (5) прижаты упругими силами к поверхности базовых элементов (10) с усилием Р, меньшим или равным усилию начала упругой деформации стенки паза P₁. Величину силы упругости предварительно сжатой пластины (8) выбирают из следующего соотношения: Р=P₁1,01P₁, где P₁ - усилия начала упругой деформации нежесткой стенки паза обрабатываемой детали. Решаемая задача: повышение качества шероховатости стенок паза за счет исключения деформаций стенок паза на калибрующих зубьях. 2 з.п.ф., 10 ил.

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для чистовой обработки пазов с нежесткими стенками.

Известна протяжка для обработки пазов содержащая корпус с двухсторонним расположением зубьев, выполненных по профильной схеме, с шириной режущих кромок большей или равной глубине паза (чертеж Х3-2450-4542 от 20.04.1994 ОАО «КАМАЗ»).

Такие протяжки успешно используются при чистовой обработки пазов, имеющих жесткие стенки.

Недостатком таких протяжек является значительная величина радиальной силы резания, что приводит к упругим деформациям стенок пазов, имеющих невысокую жесткость. После обработки такого паза его стенки сходятся под действием силы упругости, и обработанный паз принимает форму «ласточкиного хвоста». В случаях, когда величина деформации превышает допуск на изготовление, нарушается точность и качество обработки.

Одним из способов снижения усилия протягивания при большой длине и ширине обработки является применение трапецеидальной схемы резания. Режущая часть протяжки в данном случае содержит двухзубые секции. Первый зуб в секции имеет трапецеидальную форму, а второй сплошной. Данный способ позволяет снизить усилие резания примерно в два раза, что полностью не решает проблемы деформации стенок паза.

Известна также протяжка плоская чистовая для обработки пазов с нежесткими стенками, выбранная в качестве ближайшего аналога, содержащая корпус с двухсторонним расположением режущих зубьев, выполненных по генераторной схеме резания с увеличением подъема на зуб от предыдущих зубьев к последующим, с формой и расположением стружечных канавок, обеспечивающих свободный сход стружки, при этом ширина режущих кромок и подъем на зуб S_z, связаны между собой соотношением S_z/=1,54, а суммарная ширина режущих кромок, одновременно участвующих в работе, выполнена наименьшей и определяется следующей зависимостью:

l_p=2(l/t₀+1),

где: l - длина обработки;

t₀ - шаг зубьев протяжки;

- ширина режущей кромки на одном зубе с одной стороны, определяемая по формуле:

=0,5(B-B₁),

где: B - максимальная ширина паза после обработки;

B₁ - минимальная ширина паза до обработки (патент РФ 76592, МПК B23D 43/00 (2006.01), опубл. 27.09.08).

Режущая часть данной протяжки имеет малую величину суммарной длины режущих кромок и за счет этого обеспечивает не высокое значение поперечной составляющей силы резания. Однако калибрующие зубья такой протяжки имеют длину, превышающую глубину паза, и создают значительное усилие, которое приводит к деформации стенок паза. Величина указанной деформации не значительная, так как основной припуск к этому моменту снят, и не приводит к искажению формы паза. Получаемая данной протяжкой шероховатость соответствует Ra 3,2. Получить более чистую поверхность можно выполнением протяжки с калибрующими зубьями. Однако это приводит к неравномерности шероховатости по глубине стенок паза из-за деформации стенок паза (которая сравнима с высотой микронеровностей поверхности). Участки на меньшей глубине сильнее деформируются, и соответственно имеют худшую шероховатость поверхности.

Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение качества шероховатости стенок паза за счет исключения деформаций стенок паза на калибрующих зубьях.

Указанная задача решается тем, что протяжка плоская чистовая для обработки пазов с нежесткими стенками, содержащая корпус с двухсторонним расположением режущих зубьев, выполненных по генераторной схеме резания с увеличением подъема на зуб от предыдущих зубьев к последующим, и стружечными канавками, форма и расположение которых обеспечивает свободный сход стружки, при этом суммарная ширина режущих кромок, одновременно участвующих в работе выполнена наименьшей, а ширина режущих кромок и подъем на зуб S_z связаны между собой соотношением S_z/=1,54, выполнена сборной и содержит отдельные секции с размещенными на них калибрующими зубьями, по крайней мере, два из которых выполнены на полную глубину обрабатываемого паза, установленные своими основаниями на предварительно сжатую пластину из упругого материала и регулирующую пластину, с обеспечением размера H, равного ширине паза, при прижиме секций упругими силами к поверхности базовых элементов с усилием Р, меньшим или равным усилию начала упругой деформации стенки паза P₁. Режущие зубья протяжки могут быть выполнены на отдельных секциях, закрепленных на корпусе. Кроме того, по крайней мере, первый калибрующий зуб может быть выполнен с занижением относительно последующих.

Выполнение протяжки для обработки пазов с нежесткими стенками сборной, содержащей дополнительные секции с размещенными на них калибрующими зубьями, по крайней мере, два из которых выполнены на полную глубину обрабатываемого паза, установленные своими основаниями на предварительно сжатую пластину из упругого материала и регулирующую пластину, в сочетании с обеспечением размера H, равного ширине паза, при прижиме секций упругими силами к поверхности базовых элементов с усилием Р, меньшим или равным усилию начала упругой деформации стенки паза P₁ позволит обработать стенки паза длинными режущими кромками, без деформации стенок, что обеспечит одинаковую шероховатость поверхности стенки паза на всю глубину.

Размещение режущих зубьев протяжки на отдельных секциях, закрепленных на корпусе, а также выполнение, по крайней мере, первого калибрующего зуба с занижением относительно последующих, также положительно влияет на качество шероховатости стенок обрабатываемого паза.

Заявителю не известны протяжки плоские чистовые для обработки пазов с нежесткими стенками с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения условию «новизна».

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:

фиг.1 - протяжка плоская чистовая для обработки пазов с нежесткими стенками (общий вид);

фиг.2 - вид А на фиг.1;

фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;

фиг.4 - профиль обрабатываемого паза;

фиг.5 - выносной элемент В на фиг.4;

фиг.6 - схема экспериментального определения величины усилия P₁ начала упругой деформации стенки паза;

фиг.7 - схема экспериментального определения усилия Р прижима калибрующих секций упругими силами к поверхности базовых элементов;

фиг.8 - вариант исполнения конструкции протяжки по п.2 формулы полезной модели;

фиг.9 - разрез Г-Г на фиг 8;

фиг.10 - вариант исполнения калибрующих секций в протяжке по п.3 формулы полезной модели.

Протяжка плоская чистовая для обработки пазов с нежесткими стенками содержит корпус 1 с двухсторонним расположением режущих зубьев 2 и стружечных канавок 3. Зубья 2 выполнены по генераторной схеме резания с увеличением подъема на зуб от предыдущих зубьев к последующим. Форма и расположение стружечных канавок 3 обеспечивает свободный сход стружки. Ширина режущих кромок 4 и подъем на зуб S_z связаны между собой соотношением:

S_z/=1,54.

Суммарная ширина режущих кромок, одновременно участвующих в работе, выполнена наименьшей.

При этом протяжка выполнена сборной и содержит отдельные секции 5 с размещенными на них калибрующими зубьями 6, по крайней мере, два из которых выполнены на полную глубину обрабатываемого паза. Секции 5 установлены своими основаниями 7 на предварительно сжатую пластину 8 из упругого материала и регулирующую пластину 9, с обеспечением размера H, равного ширине паза. Секции 5 прижаты упругими силами к поверхности базовых элементов 10 с усилием Р, меньшим или равным усилию начала упругой деформации стенки паза P₁.

В случае отсутствия натяга между элементами конструкции (если пластина 8 предварительно не сжата) любое значение силы резания P_y будет отжимать калибрующие секции 5 к центру, снижая тем самым качество обработки. Для исключения этого необходимо создать напряженное состояние, при котором за счет натяга сила упругости P предварительно сжатой пластины 8 прижимает секцию 5 к базовым элементам 10 противоположно действию силы резания Р_y. При этом величина силы упругости предварительно сжатой пластины 8 должна быть выбрана из следующего соотношения: Р=P₁1,01P₁, где P₁ - усилия начала упругой деформации нежесткой стенки паза обрабатываемой детали.

Величина усилия начала упругой деформации нежесткой стенки паза P₁ может быть определена расчетом или экспериментально. Для экспериментального определения величины P₁ необходимо к внутренней поверхности стенки паза прикладывать отгибающие усилия и фиксировать наличие деформации микрометрическим индикатором (фиг.4). Необходимый натяг между корпусом протяжки, секциями 5 и пластинами 8 и 9 обеспечивается следующим образом. Протяжку с установленными вместо калибрующих секций 5 наладочными пластинами 11 подвергают сжимающему усилию равному P₁, имитирующему действие сил резания. Изменением толщины регулирующих пластин 9 добиваются такого натяга, при котором усилие P₁ приводит к началу упругой деформации пластины 8.

Тем самым, обеспечивается условие равной жесткости калибрующей части протяжки и стенок паза.

Для повышения технологичности протяжки, ее режущие зубья 2 могут быть выполнены на отдельных секциях, закрепленных на корпусе 1. В случае повышенных требований к шероховатости стенок паза, когда калибрующие зубья 6 не устраняют микронеровности, по крайней мере, первый калибрующий зуб может быть выполнен с занижением относительно последующих.

В качестве вспомогательного технического результата можно указать возможность регулировки окончательного размера ширины протяжки после износа и переточки калибрующих зубьев.

Процесс работы протяжки плоской чистовой для обработки пазов с нежесткими стенками выглядит следующим образом. Протяжку, закрепленную на инструментальной плите, устанавливают на протяжном станке. Заготовку устанавливают в ориентированное относительно протяжки положение в станочном приспособлении. После включения главного движения резания инструментальная плита с размещенной на ней протяжкой начинает перемещаться. При этом в работу вступают режущие зубья 2 протяжки, которые начинают обрабатывать поверхность на всю глубину резания. Величина подъема на зуб выбрана максимальной и возрастающей по мере смещения зоны обработки к основанию паза. Благодаря этому изгибающий момент, воздействующий на стенки паза, имеет стабильную величину, исключающую деформацию стенок. Последними в работу вступают калибрующие зубья 5, режущие кромки которых снимают микронеровности на всю глубину паза. В случае превышения силой резания усилия начала упругой деформации стенки паза, произойдет деформирование пластины 8 из упругого материала. При этом снимаемый припуск уменьшится, что приведет к снижению усилия протягивания. Тем самым, обработка будет осуществляться в режиме следящего равновесия на пределе усилия начала деформации стенки паза. После выхода зубьев протяжек из зоны обработки заготовку снимают, а инструментальную плиту с протяжками возвращают в исходное положение.

Протяжка плоская чистовая для обработки пазов с нежесткими стенками может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением известных материалов и современных инструментов, что соответствует критерию «промышленная применимость».

1. Протяжка плоская чистовая для обработки пазов с нежесткими стенками, содержащая корпус с двухсторонним расположением режущих зубьев, выполненных по генераторной схеме резания с увеличением подъема на зуб от предыдущих зубьев к последующим, и стружечными канавками, форма и расположение которых обеспечивает свободный сход стружки, при этом суммарная ширина режущих кромок, одновременно участвующих в работе, выполнена наименьшей, а ширина режущих кромок и подъем на зуб S_z связаны между собой соотношением S_z/=1,54, отличающаяся тем, что протяжка выполнена сборной и содержит отдельные секции с размещенными на них калибрующими зубьями, по крайней мере, два из которых выполнены на полную глубину обрабатываемого паза, установленные своими основаниями на предварительно сжатую пластину из упругого материала и регулирующую пластину с обеспечением размера H, равного ширине паза, при прижиме секций упругими силами к поверхности базовых элементов с усилием Р, меньшим или равным усилию начала упругой деформации стенки паза P₁.

2. Протяжка плоская по п.1, отличающаяся тем, что ее режущие зубья выполнены на отдельных секциях, закрепленных на корпусе.

3. Протяжка плоская по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, первый калибрующий зуб выполнен с занижением относительно последующих.