Порядок расчета комбинированных протяжек

 

Вначале назначают схему расположения зубьев на протяжке. Наилучшим вариантом схемы расположения зубьев на протяжке является схема ФКШ. После расчета длины круглой части схема расположения зубьев может быть изменена на КФШ или , если окажется, что .

Затем расчет шлицевой протяжки независимо от схемы распо­ложения зубьев аналогичен расчету протяжек для обработки ци­линдрических отверстий (гл. 1, п. 1-11), после чего его продолжа­ют следующим образом.

1. Определяют число зубьев в секции . Число зубьев в секции на фасочной, круглой и шлицевой частях шлицевых протяжек мо­жет быть неодинаковым. Для обеспечения у поверхности боковых сторон пазов  и улучшения условий резания рекомендуется число черновых зубьев в секции на шлицевой части . Число зубьев в секции на фасочной и круглой частях (если она помещает­ся между фасочной и шлицевой частями) в целях уменьшения длины рекомендуется принимать равным единице, если это допус­кается условиями нормального стружкообразования и силой про­тягивания.

Для создания нормальных условий образования витка стружки длина режущих кромок не должна превышать значений, при­веденных в табл. П31 приложения. Если  получается больше, то необходимо разделять стружку выкружками и z_c принимать равным двум.

Число зубьев в группе на любой части протяжки схем располо­жения зубьев ФКШ, ФШК, допустимое максимальной силой реза­ния,

 

.                                   
      Для схем КФШ и  число зубьев в группе для круг­лой части рассчитывают по формуле (1.12).

Для определения на круглой и фасочной частях протяжки нужно в формулу (2.1) подставить вместо  соответствующие значения .

Максимальную длину режущих кромок на фасочных зубьях  (мм) определяют приближенно по формулам:

для схем ФКШ и ФШК (рисунок 2.4)

 

= (2.2)

 

(ниже дан точный расчет  );

для схем КФШ и  и дополнительных схем Ш и ФШ

 

= b + 2 с.                            (2.3)

 

Максимальную длину режущих кромок на круглых зубьях на­ходят только для схем ФКШ и ФШК

 

.                                   (2.4)

 

У протяжек со схемами КФШ,  и КШ круглую часть рассчитывают по методике расчета круглых протяжек.

 

Рисунок 2.3 – Наибольшая длина режущих кромок (ширина среза) на различных зубьях прямобочной шлицевой протяжки

Рисунок 2.4 – Исходный профиль углового паза (после протягивания фасочными зубьями) с построениями для определения диаметра окружности проходящей через точку Е встречи исходных боковых профилей и прямобочного паха

 

Длину режущих кромок шлицевых зубьев для протяжек всех схем расположения зубьев принимают равной максимальной ши­рине паза в пределах допуска .

Если  не превышают значений, приведенных в табл. П31 приложения (т. е. допускается   = l), a , полученное в результате расчета по формуле (2.1), оказывается большим еди­ницы, то принимают  = 2. Если по формуле (2.1)  > 2, то вари­ант пропускается и рассчитывается новый с подачей 0,01 мм.

Если 1, то принимают  = l.

2. Распределяют припуск между разными частями и зубьями протяжек. Весь припуск на протягивание распределяют между отдельными частями протяжки - фасочной, круглой, шлицевой. На круглой и шлицевой частях имеются черновые, переходные и чистовые зубья, между которыми, в свою очередь, распределяют долю припуска, приходящуюся на данную часть. На фасочной час­ти переходных, чистовых зубьев нет, поэтому весь припуск, прихо­дящийся на нее, срезают черновыми зубьями.

Припуск (мм) на фасочную часть для схем ФКШ и ФШК опре­деляют по формуле

 

                                  (2.5)

 

Диаметр окружности (D_E), проходящей через точку Е пересече­ния исходных профилей фаски и прямобочного паза, - расчетный диаметр последнего фасочного зуба - находят из построения (рисунок 2.4). Исходными данными для определения диаметра  являются следующие параметры шлицевого отверстия: .

Диаметр рассчитывают в такой последовательности:

 

 

 

Для гарантированного получения фаски во впадинах шлицевого отверстия теоретический диаметр (мм) последнего фасочного зуба, увеличивают на несколько десятых миллиметра:

 

.                                               (2.9)

 

Формулы (2.6)-(2.9) справедливы для всех указанных выше схем расположения зубьев на протяжке.

Припуск (мм) на фасочные зубья для схем расположения зубьев КФШ и ФШК на протяжке определяют по формулам:

для схемы КФШ

 

;                                                  (2.10)

 

для схемы

 

;                                      (2.11)

 

для группы качества шлицевого отверстия по внутреннему диаметру (3-й)

 

0,02.                                         (2.12)

 

Припуск (мм) на круглую часть протяжек всех схем

 

                                          (2.13)

 

Припуск (мм) на черновые зубья круглой части

 

,                           (2.14)

 

где  припуск на переходные круглые зубья, принимают по табл. П23 приложения; припуск на чистовые круглые зубья, принимают по табл. П22 приложения.

Припуск (мм) на шлицевую часть для протяжек всех схем

 

                                      (2.15)

 

где  диаметр (мм) первого шлицевого зуба,

 

.                                     (2.16)

 

Первый шлицевой зуб в группу не объединяют, выкружки на нем не делают. При отсутствии фасочных зубьев для первого шли­цевого зуба предусматривают групповое построение (два зуба в группе), а диаметр его определяют в зависимости от схемы распо­ложения зубьев.

Для схемы КШ

 

.                                (2.17)

Для схемы ШК

 

                               (2.18)

 

Припуск (мм) между черновыми, переходными и чистовыми шлицевыми зубьями распределяют следующим образом:

 

,                                 (2.19)

 

где  выбирают по табл. П23 приложения;  по табл. П22 приложения.

3. Находят число групп черновых зубьев , остаточный припуск и распределяют его. Число групп черновых зубьев  (или чис­ло зубьев при z_c =1 для фасочных и круглых) на всех частях про­тяжки (фасочной, круглой и шлицевой при z_c = 2) предварительно определяют по формуле (1.17), подставив в нее соответствующие значения и , принятые для просчитываемой части протяжки. Например, для шлицевой части формула (1.17) будет иметь вид

 

 

Полученное дробное число групп черновых зубьев округляют до ближайшего меньшего целого значения. Остаточный припуск, по­лученный при этом, определяют по формуле (1.18) и относят в за­висимости от его значения к черновым, переходным или чистовым зубьям. Если половина остаточного припуска превышает подъем зубьев на сторону первой переходной группы, то для срезания ее назначают одну дополнительную группу черновых зубьев. Если половина остаточного припуска  меньше подъема на сторону первой переходной группы (как для круглых, так и для шлицевых зубьев), но не меньше 0,02-0,03 мм, то остаточный припуск до­бавляют к припуску на переходную часть. Если же 1/2 0,02 мм, то остаточный припуск суммируется с припуском на чистовые зубья, число которых соответственно увеличивают. «Мик­ронную» часть остаточного припуска переносят на последние чис­товые зубья. Чтобы не увеличивать чистовую часть, припуск 0,04 мм можно распределить между переходными и чисто­выми секциями, увеличив их подъем по 0,01 мм или менее.

4. Находят число всех зубьев протяжки . Общее число зубьев для протяжек всех схем определяют по формуле

 

                                               ;                                (2.20)

для протяжек схемы ФШ

 

.                                   (2.21)

 

Фасочные зубья ─ только черновые. Числа круглых  и шлицевых  зубьев являются суммами черновых, переходных, чистовых и калибрующих зубьев

 

;                                (2.22)

 

                                    (2.23)

                                                        

Числа всех зубьев на фасочной части и черновых зубьев на круглой части определяют так же, как и на круглых протяжках

 

                                                   (2.24)

 

;                                            (2.25)

 

на шлицевой части по формуле

 

 + 1;                                (2.26)

 

для схем КШ и ШК

 

                                                   (2.27)

 

Число черновых зубьев корректируют в зависимости от разме­щения остаточного припуска. Число переходных зубьев берут в зависимости от припуска принятого из табл. П23 приложения. Число чистовых и калибрующих зубьев берут из табл. П22 прило­жения.

Число указанных зубьев корректируют в зависимости от раз­мещения остаточного припуска.

5. Подъемы переходных зубьев круглой и шлицевой частей на­ходят из табл. П23 приложения в зависимости от принятого при­пуска. Подъемы чистовых зубьев круглой и шлицевой частей при­нимают из табл. П22 приложения.

6. Находят длину режущей части протяжки  (мм), шаг и.профиль чистовых зубьев. Для протяжек схем ФКШ и ФШК

 

.                                         (2.28)

 

где

 

                                                   (2.29)

 

Длину круглой  и шлицевой  частей определяют как сумму произведений соответствующих величин шагов и чисел зубьев:

 

;                              (2.30)

 

                         (2.31)

 

Для определения  в схемах КФШ и  используют те же формулы с небольшими изменениями. Так, при определении длины фасочной части должно учитываться увеличение ее на один шаг:

 

+ 1).                                              (2.32)

 

Длина шлицевой части уменьшится на один шаг

 

                          (2.33)

 

Длину круглой части подсчитывают по формуле (2.30) без из­менений.

Для определения  в схеме ФШ необходимо найти лишь  и ;  определяют, как и для схемы ФКШ,  находят по формуле (2.33).

Когда требуется, чтобы на внутренних поверхностях шлицевых выступов не оставалось заусенцев, неизбежно образующихся при работе фасочных зубьев, последние располагают между переход­ными и чистовыми круглыми зубьями, работающими по схеме . При этом длину фасочной и шлицевой частей таких протяжек подсчитывают по формулам (2.32) и (2.31).

Шаг чистовых и калибрующих зубьев =  берут из табл. П24 приложения и принимают равным среднему шагу. Профиль зубьев, т. е. h, b, R и r, выбирают из табл. П19 приложения по шагу .

В целях обеспечения выхода шлифовального круга при обработ­ке боковых сторон фасочной и шлицевой частей между этими час­тями и примыкающими к ним другими частями протяжки нужно предусматривать достаточное расстояние (не менее 15-30 мм). Для шагов  менее 15 мм к длине режущей части L _p добавляют [(15¸30) - ] мм (после фасочных зубьев) и [(15¸30) - ] мм (после круглых зубьев).

При выборе различных частей протяжки из разных вариантов расчета нужно следить за тем, чтобы шаг зубьев на стыке двух час­тей был не меньше шага, принятого для последующей части.

7. Силу резания при протягивании на каждой части протяжки рассчитывают по формулам:

на фасочной части

 

на круглой части для схем ФКШ, ФШК

 

 

на круглой части для схем КФШ, КШ,

 

 

на шлицевой части

 

 

где произведение поправочных коэффициентов из табл. П21 приложения.

Приведенный расчет протяжки ─ первый вариант расчета. Возможны и другие.

8. Рассчитывают другие варианты с меньшими подачами за счет изменения на единицу в большую сторону по сравнению с первым вариантом. Учитывая, что эти расчеты трудоемки, вручную рассчитывают 2-4 варианта. Пример такого расчета показан ниже.

При расчетах протяжки на ЭВМ подъем на зуб первого варианта уменьшают для каждого следующего варианта на 0,01 мм и по­лучают до 100 и более вариантов.

Из полученных вариантов выбирают оптимальный. Основанием для выбора могут служить следующие параметры: длина режущей части протяжки, непосредственно влияющая на экономию быстрорежущей стали, подача, обеспечивающая требуемую шероховатость обработанной поверхности; длина задней поверхности, определяющая полный период стойкости протяжки, и число зубьев, влияющее на трудоемкость изготовления протяжки. Исходя из конкретных условий может быть выбрана самая короткая протяжка, либо протяжка не самая короткая, но с меньшим подъемом на зуб, обеспечивающим минимальную шероховатость, либо протяжка с зубьями, имеющими наибольшую длину задней поверхности зубьев, либо протяжка, имеющая минимальное число зубьев.

Допускается раздельный выбор оптимального варианта для каждой части протяжки (фасочной, круглой и шлицевой). Для оптимального варианта рассчитывают диаметры зубьев, число и ширину выкружек, параметры бокового профиля фасочных и шлице­вых зубьев, а также все остальные элементы конструкции протяжки.

9. Диаметры калибрующих (круглых D _к._к и шлицевых D _к._ш) зубьев принимают равными максимальному соответственно внутреннему и наружному диаметру шлицевого отверстия.

Допуски на них, а также на другие зубья назначают по ГОСТ 7943-78. Иногда в зависимости от конфигурации деталей диаметр калибрующих зубьев изменяют после испытания новых протяжек.

10. Находят диаметр впадин фасочных зубьев D _в._ф и шлицевых зубьев D _в._ш. На протяжках со схемами ФКШ и ФШК D _в._ф принимают равным с полем допуска по d 11.

Для протяжек со схемами КФШ и ФШ D _в._ф принимают рав­ным .

Диаметр впадин фасочных зубьев со схемой расположения  принимают равным диаметру последнего переходного круглого зуба предпоследней группы зубьев. Поле допуска на D _в._ф назначают по  или по .

Диаметр впадин на шлицевой части протяжек всех принятых схем, кроме ФШК, принимают равным  с полем допуска по  и  в зависимости от технических требований на расположе­ние шлицевых пазов относительно оси отверстия. При малых до­пусках соосности отдельных элементов шлицевого отверстия мож­но применять поле допуска по е 8. В этих случаях обязательно сле­дует притуплять места переходов поверхности впадины к стружеч­ной канавке, иначе на внутренней поверхности шлицевого отверстия могут появиться задиры.

Для схемы ФШК

 

                                  (2.38)

 

11. Осуществляют расчет числа выкружек N, ширины режущих секторов Б, ширины выкружек а, радиуса круга , радиуса выкру­жек  на прорезных зубьях всех частей протяжки всех схем. Про­резные черновые и переходные зубья шлицевой части всех выполня­ют с выкружками, так как всегда  Выкружки на фасочных зубьях наносятся только тогда, когда число зубьев в секции   Число выкружек на шлицевых протяжках равно числу впадин:

 

.                                               (2.39)

 

При этом на каждом зубе образуется по две криволинейные фаски. Зачищающие зубья фасок не имеют.

Ширину (мм) режущих секторов по технологическим соображе­ниям на прорезных фасочных и шлицевых зубьях назначают одина­ковой и определяют по формуле

 

,                                  (2.40)

 

где  ширина фаски на шлицевом зубе, берут из табл. П32 при­ложения.

Чистовые шлицевые зубья протяжек для шлицевого отверстия с 1-й или 2-й группой качества по наружному диаметру имеют груп­повое построение (). Прорезные чистовые шлицевые зубья выполняют как черновые и переходные с фасками с обеих сторон.

Чистовые зубья протяжек, предназначенные для протягивания шлицевых отверстий с 3-й группой качества, выполняют с подъемом на каждый зуб (  = 1), фасок они не имеют. Калибрующие зубья также не имеют фасок. Для случая ГК2 < 3 и  = 1 чистовые шлицевые зубья также имеют подъем на каждый зуб и фасок не имеют.

Ширина выкружек на фасочных и шлицевых зубьях при приня­той ширине режущих секторов является величиной переменной; для вычисления радиуса круга это не имеет значения, и поэтому ширину (мм) определяют приближенно по формуле

 

.          

Радиус круга  и радиус выкружек  определяют по табл. П27 приложения.

Число зубьев в секции на круглой части протяжек схемы ФКШ может быть равно одному или двум. Если зубья имеют подъем на каждый зуб (  =^: 1), то круглые зубья выполняют без выкружек. При двух зубьях в секции круглые прорезные зубья делают с вы­кружками, располагающимися симметрично относительно фасочных зубьев. Число выкружек на круглых черновых и переходных зубьях должно быть равно числу шлицев, т.е. N _K = z.

Ширину (мм) режущего сектора на прорезном зубе круглой час­ти протяжки после снятия выкружки Б _к принимают равной пример­но 0,5 :

 

                                                      Б _К » 0,5 В _К.                                                (2.42)

 

Ширину (мм) выкружки на прорезных зубьях круглой части вычисляют по формуле

 

                                                           

Радиус круга  выкружек  при двузубой секции выбирают из табл. П27 приложения.

Чистовые и калибрующие круглые зубья выполняют без выкру­жек. Определение элементов выкружек и их числа для круглой час­ти протяжки схем КФШ и  связано с местонахождением фасочных зубьев. Для схемы КФШ они расположены после калиб­рующих круглых зубьев; N, Б, а и  рассчитывают так же, как и для круглых протяжек (см. гл. 1, п. 18 и 19).

Для схемы  фасочные зубья помещают между круг­лыми переходными и чистовыми: элементы выкружек для черновых и переходных зубьев рассчитывают так же, как и для круглых про­тяжек, а чистовые и калибрующие выполняют без выкружек.

12. Диаметр и длину передней направляющей определяют так же, как и для круглых протяжек (см. гл. 1, п. 22 методики).

13. Длину переходного конуса  выбирают из табл. П28 прило­жения.

14. Расстояние от переднего торца протяжки до первого зуба оп­ределяют в соответствии с п. 22 методики (гл. 1) круглых протяжек.

15. Находят диаметр и длину задней направ­ляющей.

Диаметр задней направляющей принима­ют равным диаметру впадины шлицев протяж­ки: . Поле допуска на  то же, что и на .

Рекомендуемая длина задней направляющей приведена в табл. П29 приложения.

 

Рисунок 2.5 – Выборка на абразивном круге

 

 

Тяжелые или длинные протяжки, а также все протяжки, рабо­тающие в автоматическом цикле, изготовляют с задними хвостови­ками, которые могут быть тех же размеров, что и передние, или меньших, так как они служат только для поддержки протяжки.

Рекомендации по длине задних хвостовиков приведены в табл. ПЗО приложения.

Общая длина протяжки равна сумме длин передней части (от (переднего торца до первого зуба) режущей части , задней направляющей  и заднего хвостовика :

 

.                                         (2.44)

 

16. Общая длина протяжки не должна превышать длины, допус­тимой жесткостью протяжки: L = (30¸40) D, хода штока протяжно­го станка, наибольшего расстояния между центрами круглошлифовального и заточного станков, глубины ванн или шахт для нагрева под закалку и отпуск. В противном случае нужно спроектировать две протяжки ─ первого и второго технологических переходов

       17. Если протяжку приходится делить на две ─ первого и второ­го рабочего хода, то переднюю направляющую второго рабочего хода изготовляют со шлицевыми выступами, размеры которых бе­рутся по табл. ПЗЗ приложения.

       18. Для того чтобы шлифовальный круг при шлифовке бокового профиля фасочных и шлицевых зубьев не касался поверхности впа­дин протяжки (это направляющая поверхность), на нем делают вы­борку (рисунок. 4.7): = С + 0,5 мм.