Расчет круглой протяжки

Протяжки являются многозубыми металлорежущими инструментами, осуществляющие снятие припуска без движения подачи, за счет повышения высоты или ширины последующего зуба по отношению к высоте или ширине предыдущего. Протяжки применяются для чистовой обработки различных по форме внутренних и наружных поверхностей деталей. Протяжка – узкоспециализированный инструмент, предназначенный для обработки одной, или, реже, нескольких деталей, мало отличающихся размерами. Из-за высокой стоимости их применение целесообразно в массовом и серийном производствах.

Рассмотрим расчет протяжки для обработки круглых отверстий:

Исходные данные:

Диаметр отверстия под протягивание: d = 18,4мм.

Диаметр получаемого отверстия: D(H7) = 20^+0,021мм.

Длина протягивания l = 55 мм.

Материал заготовки: Сталь 40

Модель станка: 7A510

Тяговая сила станка Р_с: 102000H.

Наибольшая длина хода станка: 1250мм.

(см. Рис.5)

Рис.5

Расчет:

1. Материал рабочей части протяжки – быстрорежущая сталь Р6М5; НВ = 255. σ_н= 3300 – 3400 Мпа. В целях экономии дорогостоящей стали, хвостовик изготовим из стали 45 σ = 20 кг/мм². Хвостовик сварен встык с рабочей частью электросваркой соплавлением.

2. Рассчитаем припуск под протягивание: A = 20-18.4 = 1.6мм.

Допустимый припуск под протягивание: A = 0,005D + (0.1…0.2) = (0.84…1.6)

Выбираем припуск А = 1.6мм.

3. Расстояние до первого зуба: L₁ = 280 + L = 335мм.

4. Диаметр хвостовика d₁ (выбирается по [1], таблица 8.3 – наибольший, который может пройти через отверстие): 18мм.

5. Площадь хвостовика F_x, определяющая его прочность (по [1], табл 8.3): 132.7 мм².

6. Рассчитаем предварительный шаг режущих зубьев t_пр = Q = (1.25…1.5)* ≈ 10 (для одинарной схемы резания)

7. Рассчитаем наибольшее число одновременно работающих зубьев: z_max = L/t_пр + 1 = 7

8. Взяв за основу t_пр = 10, из таблиц ([1], стр219, таблицы 8.6,8.8) выпишем значения размеров стружечной канавки:

Глубина стружечной канавки h_k = 4мм.

Площадь стружечной канавки F_k = 12.56 мм².

Коэффициент заполнения стружечной канавки (обрабатываемый материал - сталь) K=4

9. Рассчитаем подачу, допустимую по размещению стружки в канавке: S_zк = F_k/(KL) S_zк = 12.56/(4*55) = 0.0571 мм/зуб.

10. По таблице ([1], стр220, таблица 8.9) рассчитаем наибольшее усилие, допустимое хвостовиком: P_x = F_xσ_x Px = 132.7*250 = 33175 Н

11. Рассчитаем наибольшее усилие, допустимое протяжкой на прочность по первому зубу: P₁ = F₁σ₁ = π(d-2h)²σ₁/4 = 88668 Н.

12. Найдем расчетную силу резания как минимальную среди P_x, P₁ и P_c*0.9. P_p = 33175 Н.

13. Найдем подачу, допустимую по силе резания (см [1], стр 193): S_zp = (P_p/(C_pπDz_max))^(10/8) = (33175/(2400*3.14*20*7))^(10/8) = 0.0132 мм/зуб.

14. Так как S_zp < S_zк, то проведем расчет для групповой схемы резания; число зубьев в группе применяют методом последовательных приближений. (примем n_г = 2)

15. Рассчитаем шаг режущих зубьев для групповой схемы резания: t_пр = Q = (1.45…1.9)* = 12

16. Р ассчитаем наибольшее число одновременно работающих зубьев: z_max = L/t_пр + 1 = 6

17. Взяв за основу t_пр = 12, из таблиц нормативов ([1], стр219, таблицы 8.6,8.8) выпишем значения размеров стружечной канавки:

Глубина стружечной канавки h_k = 4мм.

Площадь стружечной канавки F_k = 12.56 мм².

Коэффициент заполнения стружечной канавки (обрабатываемый материал - сталь) K = 3

Радиус R = 8мм.

Р

Рис.6 Размеры стружечной канавки

адиус r = 2мм.

Длина зуба C = 4мм.

(см. Рис.6)

18. Рассчитаем подачу, допустимую по размещению стружки в канавке: S_zк = F_k/(KL) S_zк = 12.56/(3*55) = 0.0761 мм/зуб.

19. Найдем подачу, допустимую по силе резания (см [1], стр 193): S_zp = (P_pn_г/(C_pπDz_max))^(10/8) = (33175*2/(2400*3.14*20*6))^(10/8) = 0.0382 мм/зуб.

20. Найдем примерную длину режущей части при одинарной схеме резания: l_p = (At_p)/(2S_{z min}) = (1.6*10)/(2*0.0132) = 606 мм.

21. Найдем примерную длину режущей части для групповой схемы резания при n_г = 2: l_pг = (At_pn_г)/(2S_{z min}) = (1,6*12*2)/(2*0,0382) = 503 мм.

22. Проведем проверку возможности увеличения числа зубьев в группе:

23. Найдем подачу, допустимую по силе резания при n_г = 3 (см [1], стр 193): S_zp = (P_pn_г/(C_pπDz_max))^(10/8) = (33175*3/(2400*3.14*20*6))^(10/8) = 0.0633 мм/зуб.

24. Найдем примерную длину режущей части для групповой схемы резания при n_г = 3: l_pг = (At_pn_г)/(2S_{z min}) = (1,6*12*3)/(2*0,0633) = 455 мм.

25. Так как n_г > 3 подача S_zp > S_zк, ее нельзя больше увеличивать.

26. Так как групповая схема резания при n_г = 3 дает максимальное сокращение длины режущей части, будем в дальнейшем использовать ее.

27. Принятые значения:

S_z = 0.0633 мм/зуб.

n_г = 3

Диаметры режущих зубьев с учетом принятых схем резания, чисел зубьев в группе n_г, и выбранных подач S_z:

D₁ = 18.40;

D₂ = 18.53;

D₃ = 18,53; (1 гр.)

D₄ = 18,51;

D₅ = 18,65;

D₆ = 18,65; (2 гр)

D₇ = 18,63;

…

D₃₅ = 19.92

D₃₆ = 19.92 (12 гр.)

D₃₇ = 19.90

D₃₈ = 19.95

D₃₉ = 19.99

28. Число режущих зубьев: z_p = 40.

29. Длина режущей части l_p = t_p(z_p - 1) = 12*(40-1) = 468 мм.

30. Число зубьев калибрующей части z_к = 7 (по [1], табл 8.11)

31. Шаг калибрующей части: t_к = 2 t_p/3 = 8мм.

32. Длина калибрующей части: l_к = t_кz_к = 56мм.

33. Длина заднего направления протяжки: lз = L = 55мм.

34. Общая длина протяжки: L_пр = l₁ + l_р + l_к + l_з = 735мм.

35. Допустимая длина протяжки: L_{пр доп} = 40D = 800мм > L_пр. (Следовательно, комплект протяжек проектировать не нужно)

36. Необходимая длина рабочего хода: l_рх = L + l_p + l_к = 567мм. (меньше наибольшей длине хода станка, следовательно, комплект протяжек проектировать не нужно)

37. Расстояние между стружкоразделительными канавками для чистовых зубьев: b = 1.7 = 7.6мм.

38. Число стружкоразделительных канавок: n_c = πD/b = 8.

39. Передний угол γ = 10⁰

40. Наибольший диаметр протягиваемого отверстия: D_0max = 20.021мм.

41. Допуск на разбивку: 0,005мм.

42. Допуск на изготовление (1/3 допуска на отверстие): 0,005мм.

43. Диаметр калибрующих зубьев: 20,016_-0,005мм.

44. Допуск на диаметр режущих зубьев: -0,01мм

45. Остальные допуски выбираем по [4]

46. Выберем один из стандартных хвостовиков (круглый хвостовик – см. Рис.) (по [1], стр217, таблица 8.2, вариант б)

Диаметр хвостовика d₁ = 18 мм.

Диаметр хвостовика d₂ = 13 мм.

Диаметр хвостовика d₃ = 17.7 мм.

Диаметр хвостовика d₄ = 18 мм.

Длина хвостовика l₁ = 120 мм.

Длина хвостовика l₂ = 20 мм.

Длина хвостовика l₃ = 20 мм.

Длина хвостовика l₄ = 12 мм.

Длина хвостовика l₅ = 110 мм.

Длина хвостовика l₆ = 100 мм.

Расстояние b₂ = 16 мм.

Радиус r₁ = 0.5 мм.

Радиус r₂ = 0.5 мм.

Угол хвостовика α = 20⁰

Рис7. Геометрические размеры хвостовика протяжки

На листе 2 представлен чертеж протяжки для обработки круглых отверстий.