3.2. Проектирование круглых протяжек

Методика проектирования круглых протяжек изложена в виде логического алгоритма в [3].

3.2.1. Исходные данные

Исходные данные для проектирования круглой протяжки принимают по

[4] с учетом общих условий выполнения операции протягивания [5].

Задний хвостовик у проектируемой протяжки выполняют для протяжек, работающих в условиях крупносерийного производства.

В соответствии с заданием принимают при проектировании протяжки схему технологической наладки с базированием протягиваемой заготовки на торец приспособления (схема 1) [3, рис.А3,а] или с базированием на торец выточки в приспособлении (схема 2) [3, рис.А3,б]. Для нечетных вариантов заданий рассматривают технологическую наладку по схеме 1, для четных вариантов заданий – по схеме 2. При работе по схеме 2 глубина выточки

l_вП = 0,3 L_д, где L_д – длина протягиваемой детали, задаваемая в исходных данных [4].

3.2.2. Проектная часть

При проектировании протяжки последовательно выполняют операторы ручного проектного алгоритма в соответствии с методикой алгоритмического проектирования круглых протяжек, приведенной в [3, раздел Б] и получают данные для создания оптимального варианта конструкции протяжки.

При этом учитывают, что в исходных данных задается величина припуска на диаметр протягиваемого отверстия. При протягивании подача на секцию зубьев (черновая и переходная режущие части протяжки) или на зуб (чистовая режущая часть протяжки) определяет толщину срезаемого слоя секцией или зубом протяжки, то есть увеличение радиуса протягиваемого отверстия. Соответственно диаметр отверстия при этом увеличивается на две толщины среза. Для выглаживающих зубьев задается подъем диаметров зубьев.

3.2.2.1. Структурный синтез конструкции и определение начальных проектных параметров протяжки

Этот этап включает алгоритмические процедуры:

- выбор инструментального режущего материала рабочей части протяжки,

- определение конструкции и параметров калибрующей части протяжки,

- определение технологических параметров операции протягивания и конструктивных параметров протяжки, учитываемых при оптимизации конструкции рабочей части. Рабочая часть протяжки в наиболее общем случае включает части с режущими черновыми, переходными и чистовыми зубьями, калибрующими и запасными калибрующими зубьями, выглаживающими зубьями.

При проектировании величину переднего угла γ принимают одинаковой на режущих, калибрующих и запасных калибрующих зубьях протяжки с учетом условий резания и технологических возможностей инструментального производства.

3.2.2.2. Определение оптимального варианта режущей черновой части протяжки

Оптимизация конструкции рабочей части протяжки включает выполнение проектных процедур:

- определение числа возможных вариантов режущей черновой части протяжки из условий возможных наименьшего и наибольшего числа одновременно работающих черновых зубьев и определение для каждого возможного варианта режущей черновой части шага черновых зубьев t_i ,

- определение конструктивных параметров для каждого из возможных вариантов конструкции режущей черновой части протяжки с учетом ограничений:

 по плавности работы,

 по условию жесткости протяжки (допустимой глубине профиля стружечной канавки),

 по прочности рабочей части протяжки,

 по ширине задней поверхности черновых зубьев g, обеспечивающее нормативное число переточек протяжки,

- для каждого из оставшихся, после учета вышеуказанных ограничений, вариантов режущей черновой части:

 принятие по умолчанию в качестве начального значения число зубьев в черновой секции Z_С равным 2. При этом каждый зуб в секции срезает половину (50%) припуска, срезаемого этой секцией. Аналогично, срезание припуска зубьями в каждой секции распределяется равномерно между зубьями при числе зубьев в секции Z_C больше 2,

 определение величины подачи на черновых зубьях S_Р , по допустимой лимитирующей силе резания Р_лим из условия прочности протяжки,

 определение наибольшей величины подачи на зуб, допускаемой размещением стружки во впадине зуба S_С ,

 определение предельной величины подачи, допускаемой сворачиваемостью стружки S_h ,

 учет величины предельной подачи S_ДОП при групповой схеме срезания припуска при протягивании (исходные данные),

 определение лимитирующей (минимальной) подачи на черновых зубьях S_ЛИМ (из четырех подач: S_С , S_Р , предельной величины подачи, допускаемой сворачиваемостью стружки S_h и подачи S_ДОП),

- определение припуска на протягивание черновыми зубьями А_О из условия:

А_О = А – А_П - А_Ч - А_В ,

где А – припуск на протягивание (исходные данные),

А_П - припуск на протягивание переходными зубьями,

А_Ч - припуск на протягивание чистовыми зубьями,

А_В - припуск на выглаживание.

При небольших припусках на протягивание отверстия А величина припуска А_О после вычета принятых припусков А_П , А_Ч и А_В может оказаться небольшой, когда для срезания припуска А_О будет достаточно двух и даже одной черновой секции зубьев.

- определение для каждого, оставшегося после учета ограничений, варианта конструкции протяжки:

 количество черновых и переходных зубьев, работающих по групповой схеме срезания припуска и количество чистовых и калибрующих (в том числе запасных калибрующих и выглаживающих – если необходимо их применение) зубьев, работающих по профильной схеме снятия припуска.

Особенностью алгоритма [3, операторы 27 – 29] является то, что учитывается реальная величина припуска срезаемого первой черновой секцией и число зубьев в ней выбирается в зависимости от фактической

величины припуска на первую черновую секцию и, соответственно, нагрузки на каждый зуб в первой секции. В алгоритме принято: если припуск срезаемый первой секцией по расчету меньше или равен S_ЛИМ (то есть меньше или равен 50% от припуска, срезаемого каждой из последующих черновых секций зубьев протяжки), то число зубьев в первой черновой секции уменьшают на 1. При числе зубьев в секции Z_C равном 2, это означает, что первая секция будет состоять из одного (первого) зуба с широкими выкружками. Вторая секция имеет обычное исполнение, но выкружки на первом зубе второй секции смещают для срезания части припуска, который в этом случае не был удален при работе единственного (первого) зуба в первой черновой секции протяжки,

При расчетах шаг черновых и переходных зубьев принимают одинаковым и постоянным. Шаг чистовых, калибрующих и запасных калибрующих зубьев принимают переменным с целью уменьшения цикличности и амплитуды колебаний силы резания при входе и выходе зубьев протяжки при протягивании отверстия и вследствие этого улучшения качества протянутой поверхности и уменьшения вибраций.

 выбор оптимального варианта конструкции протяжки

Таковым является вариант конструкции протяжки с наименьшей длиной рабочей части протяжки L_р , когда обеспечивается наибольшая производительность при протягивании отверстия. Если при этом лимитирующей будет подача, допускаемая прочностью протяжки S_р , то с целью повышения надежности работы протяжки, поскольку случайный рост силы резания в этом случае может привести к поломке протяжки, рассматривают дополнительные варианты с увеличенным числом зубьев в секции.

Увеличение числа зубьев в секции (при постоянной величине шага зубьев) уменьшает суммарную длину режущих кромок, участвующих в резании (суммарную ширину среза), и таким образом способствует снижению силы резания. Уменьшение суммарной длины режущих кромок, участвующих в резании при постоянстве лимитирующей (предельной) силы резания Р_ЛИМ позволяет увеличить величину S_Р и, следовательно, уменьшить число зубьев (секций) режущей черновой части протяжки, которые срезают припуск А_О .

Последовательно задают значения Z_С равные 3, 4 и 5. Повторяют проектные процедуры [3, операторы 21 - 33]. Если при этом окажется, что с увеличением Z_С возрастает длина рабочей части протяжки L_Р ,то расчеты прекращают и принимают первоначальный вариант конструкции протяжки с минимальной длиной рабочей части L_р .

В. Определение остальных конструктивных элементов и параметров протяжки [3, операторы 35 - 55].

На этом этапе проектирования окончательно формируется конструкция протяжки с учетом конструктивных и технологических ограничений.

Выбор небольших величин задних углов на черновых и переходных зубьях (α = 2⁰ – 3⁰), чистовых (α₁ = 1⁰30` – 2<sup>0</sup>), калибрующих и запасных калибрующих (α<sub>2</sub> = 0<sup>0</sup>45` – 1⁰) и наличие на калибрующих и запасных калибрующих зубьях цилиндрических ленточек f шириной от 0,1мм до 0,4 мм, диктуется необходимостью минимизации уменьшения диаметров зубьев при износе и переточках за период стойкости. По той же причине переточку зубьев протяжки проводят по передней поверхности. Общий срок работы внутренней протяжки определяется ее размерной стойкостью, то есть получением диаметра протянутого отверстия в пределах поля допуска.

Задние криволинейные поверхности выкружек (черновые и переходные зубья) и стружкоделительных канавок (чистовые зубья) выполняют с задними углами которые будут переменными по профилю выкружки или канавки, и наименьшими на границах с круговыми режущими кромками указанных зубьев. Выкружки обычно профилируют по дуге окружности, стружкоделительные канавки профилируют по дуге окружности или они имеют треугольный профиль с закруглением на дне. На чертеже, для настройки заточных станков, указывают наибольшие значения задних углов в сечениях по дну выкружки α_В или канавки α_К. Обычно принимают:

α_В = 4⁰ - 6⁰ , α_К = 2⁰ - 4⁰. Выкружки в секциях зубьев при числе зубьев в секции Z_C равном или большим трем и стружкоделительные канавки выполняют с перекрытием от зуба к зубу.

При расчете длины передней части протяжки до первого зуба используют расчетные зависимости и данные технологических наладок при протягивании, приведенные в [3, рис.А.3, табл. А.1.] в соответствии с заданным вариантом базирования заготовки при протягивании отверстия.

Если в конструкции протяжки предусмотрен задний хвостовик, то его параметры принимают такими же, как для переднего хвостовика.

При разработке рабочего чертежа протяжки учитывают технические требования, приведенные в ГОСТ 28442 - 90 «Протяжки для цилиндрических, шлицевых и гранных отверстий. Технические требования».

3.2.3. Условия рациональной эксплуатации протяжки

В этом подразделе пояснительной записки кратко описывают особенности эксплуатации спроектированной протяжки, в том числе:

- описание особенностей выполнения операции протягивания с учетом типа производства,

- нормативная скорость резания по справочным данным и рекомендуемая СОЖ для заданных условий выполнения операции протягивания [7].