Определение толщины срезаемого слоя

Проектирование и расчёт фасонной протяжки

 

Размеры обрабатываемого отверстия:

d =55 мм, D =71,5 мм, D =0,05 мм, l_д =75 мм, B =8 мм, d =0,07 мм,

Материал заготовки: Сплав А19, , HB 217.

 

Рисунок 2.1 – Профиль обрабатываемого отверстия

 

Расчет конструктивных элементов протяжки

 

Хвостовик и шейка:

Диаметр хвостовика:

 

(2.1)

 

где - минимальный диаметр отверстия под протягивание, мм.

Принимаем значение

По ГОСТ 4044-70 принимаем основные размеры хвостовика и шейки

D₁` =38 мм, D₂=49,5 мм, l₀ =180 мм, l_X=160 мм, l₁ =20 мм, l₂ =32 мм, R₁ =0,5м; R₂ =2,5 мм, C=1,5 мм, a =30°[Рисунок 2.2]

 

Рисунок 2.2 – Размеры хвостовика протяжки.

 

Переходный конус:

 

(2.2)

 

Диаметр и длина передней направляющей части:

. Предельное отклонение по e8.

, так как

где - длина протягиваемого отверстия, мм;

- диаметр отверстия, получаемого после протягивания, мм.

Расчет режущей части

 

Форма и размеры зубьев режущей части.

Главные режущие кромки зубьев имеют форму дуг концентрических окружностей, диаметр которых D_i постоянно увеличивается от первого зуба к последнему. Вспомогательные режущие кромки двух зубьев имеют прямолинейную форму в зависимости от профиля обрабатываемой детали.[3, с. 20]

Величины углов в нормальном сечении по главной режущей кромке g=12 a=3 .

Предельные отклонения углов по ГОСТ 16492-70 Dg=+2° -1°Da=+30’

Для уменьшения трения на вспомогательных режущих кромках делают угол равный 1 ^o, располагающий позади ленточки шириной 0,8…1 мм.

Для обработки заготовки принимаем зубья с криволинейной спинкой.[Рисунок 2.3]

Ориентировочные размеры режущих зубьев и расположенных между ними стружечных канавок могут быть определены следующим соотношением:

 

;

;

;

;

 

Рисунок 2.3 – Размеры стружечных канавок на режущей части протяжки

 

Диаметр первого зуба протяжки:

 

(2.3)

 

где - диаметр передней направляющей части, мм.

Диаметр последнего зуба режущей части протяжки:

 

(2.4)

 

где - диаметр калибрующих зубьев протяжки, мм.

 

(2.5)

 

где - диаметр отверстия, получаемого после протягивания, мм;

- предельное отклонение диаметра D по чертежу, мм;

- величина разбивания отверстия.

Диаметры промежуточных зубьев режущей части протяжки между первым и последним получают последовательным прибавлением к диаметру первого зуба удвоенного значения толщины срезаемого слоя одним зубом 2а.

Диаметр 2-го зуба

Диаметр 3-го зуба и т. д.

Предельные отклонения диаметра последнего режущего и калибрующих зубьев по ГОСТ 16492-70 равно –0,02 мм.

 

Определение толщины срезаемого слоя

 

Фасонные протяжки срезают припуск на заготовке, как правило, по генераторной схеме резания. Толщина срезаемого слоя равна разности высот и полуразности диаметров каждой пары сменных режущих зубьев.[Рисунок 2.4]

Ширина срезаемого слоя равна длине главной режущей кромке зуба протяжки. Режущая кромка первого зуба окружность, следовательно:

 

(2.6)

 

Режущие кромки последующих зубьев - дуги концентрических окружностей, поэтому ширина срезаемого слоя одним зубом равна сумме длин дуговых участков главной режущей кромки данного зуба, т.е.:

 

(2.7)

 

где b – длина одного дугового участка на режущей кромке данного зуба;

n – число дуговых участков на режущей кромке зуба.

Длина дуговых участков режущей кромки изменяется при увеличении диаметра от d до D,т.е. от первого зуба к последнему на режущей части протяжки. Сила резания при протягивании зависит от площади срезаемого слоя Р=f(a×b), поэтому для сохранения постоянной силы P за весь период протягивания отверстия пропорционально уменьшению b увеличивают толщину срезаемого слоя а, т. е. стремятся получить постоянной величину площади срезаемого слоя и наоборот.

Определяем толщину срезаемого слоя

Определим общий припуск на протягивание:

 

(2.8)

 

Разделяем произвольно величину А на 4 ступени и устанавливаем диаметры ступеней.

d₁=d=55 мм;

d₂=58,5 мм;

d₃=64 мм;

D=71,54 мм.

Припуск первой ступени от d₁ до d₂ срезают зубья первой секции режущей части протяжки, припуск второй ступени от d₂ до d₃ срезают зубья

секции номер два, припуск третей ступени от d₃ до D срезают зубья секции три.

Принимаем постоянной величину а в пределах каждой ступени, но разной на отдельных ступенях: наименьшая на первой, наибольшая на последней ступени.[1, с. 18]

Определяем толщину срезаемого слоя на первой ступени из условия прочности протяжки по впадине первого зуба:

 

 

,мм (2.9)

где - площадь сечения во впадине первого зуба протяжки, ;

 

(2.10)

 

- допускаемое напряжение деформации растяжения в материале режущей части протяжки, МПа.

- длина режущей кромки первого зуба протяжки, мм;

- число зубьев протяжки участвующих одновременно в резании;

 

(2.11)

 

t - шаг зубьев на режущей части протяжки;

- обработка с эмульсией.

 

(2.12)

 

Определяем толщину срезаемого слоя на второй и последующих ступенях из условия:

 

(2.13)

 

…. (2.14)

 

где - суммарная ширина срезаемого слоя первым зубом каждой ступени.

 

(2.15)

 

где - длина дугового участка режущей кромки первого зуба каждой ступени (секции), измеряемая на диаметре данной ступени;

- число дуговых участков.

 

Рисунок 2.4 – Схема измерения углов

 

Определим значения углов α и :

 

α= (2.16)

 

(2.17)

 

Рассчитаем b₂ и a₂:

 

(2.18)

 

(2.19)

 

(2.20)

 

Аналогично рассчитываем значения b₃ и a₃:

 

α= (2.21)

 

(2.22)

 

(2.23)

 

(2.24)

 

 

(2.25)

Найдём значение диаметров зубьев на каждом участке, воспользовавшись формулой.

Проверяем возможность размещения стружки в канавке между зубьями при срезании протяжкой максимальной толщины срезаемого слоя.

 

(2.26)

 

где - коэффициент заполнения стружечной канавки

- условие не выполняется, следовательно принимаем профиль с удлинённым шагом зубьев.

Принимаем удлинённую форму стружечной канавки и определяем её размеры с учётом размещения в ней стружки на один рабочий ход зуба.[Рисунок 2.5]

Расчёт ведём в сечении перпендикулярном к режущей кромке.

 

(2.27)

 

где: – активная площадь удлинённой стружечной канавки,

 

(2.28)

 

(2.29)

 

– площадь срезаемого слоя,

 

(2.30)

(2.31)

 

(2.32)

 

принимаемt_y=19 мм.

Приняв удлиненную форму стружечной канавки, пересчитываем число зубьев протяжки участвующих одновременно в резании:

 

(2.33)

принимаем = 5

 

Рисунок 2.5 – Форма и размеры удлиненной стружечной канавки.

 

Проверка прочности протяжки на разрыв по шейке хвостовика:

 

(2.34)

 

где Р - сила резания при протягивании, Н.

 

(2.35)

 

(2.36)

 

где - диаметр шейки хвостовика, мм;

- допускаемое напряжение при деформации растяжения в материале

хвостовика, Мпа.

Проверка протяжки по тяговой силе протяжного станка:

 

(2.37)

 

где Q - номинальная тяговая сила протяжного станка

Выбираем модель станка 7Б58 с максимальной длиной рабочего хода

каретки 2000 мм и номинальной тяговой силой Q=800 кH.