2. Проектирование протяжки для обработки круглого отверстия

Вариант 2

1. Исходные данные для проектирования:

Диаметр отверстия D=16H8 мм;

Длинна отверстия L=40 мм;

Шероховатость поверхности Ra=1,6 мкм;

Материал детали 20ХН;

Механические свойства:

Модель станка 7А510;

Рабочий ход L_p=1250 мм;

Тяговая сила Р_с=102600 Н;

2.2 Обоснование конструкции протяжки

Проектируемая протяжка предназначена для обработки фасонного отверстия с точностью изготовления по 7 квалитету и шероховатостью 1,6 мкм. Указанные требования могут быть выполнены при использовании как профильной схемы, так и схемы переменного резания. Поэтому выбор схемы резания мы будем осуществлять в ходе расчетов по минимальной длине протяжки. Для обеспечения высокой стойкости протяжки при обработке материала 20ХН используем сварную конструкцию протяжки (так как D> 15 мм), при этом материал рабочей части - быстрорежущая сталь Р6М5Ф3, хвостовая часть - 40X .Соединение частей протяжки выполняется стыковой электросваркой с предварительным подогревом, оплавлением и осадкой под током (ГОСТ 5264-86).

2.3 Расчет основных конструктивных элементов.

1. Припуск под протягивание [см. 1, с. 187]

A=0,005·D+(0,1...0,2) =0,005·16+0,2· =1,35 мм;

2. Диаметр отверстия до протягивания.

D₀₁= D_n = D - A=16 – 1,35 = 14,65 мм - минимальный размер отверстия;

D – диаметр вписанной окружности.

Принимаем диаметр первого зуба и диаметр передней направляющей

Dn=14,65f7

С учетом возможного износа сверла при обратной конусности 0,15 мм для обработки отверстия выбираем сверло согласно ГОСТ 885-77 диаметром 14,75 мм.

3. Диаметр и размеры хвостовика выбираем по ГОСТ 4044-70 в соответствие с диаметром отверстия в заготовке.

d₁=14e8 d₂=9,5c11

Площадь сечения хвостовика

Fx=70,9 мм²;

Длина хвостовика

Lx=120 мм.

Диаметр шейки

Dш=13,7 мм;

4. Длина передней направляющей

l_п=L=40 мм.;

5. Расстояние до первого зуба

L₁=280+L=320 мм;

l_св=260 мм.

6. Шаг режущих зубьев [см. 1, с. 188]

t_р=m .

где m=(1,25…1,5) - при профильной схеме резания.

t_pп=1,25 =7,9 мм;

согласно таблице принимаем t_pп=8 мм;

7. Наибольшее число одновременно режущих зубьев

Z_max=L/t_p+1;

Z_max=40/8+1=6 зубьев.

8. Размеры стружечной канавки:

Шаг t_p 8

Глубина h_к 3

Ширина спинки q 3

Радиус R 5

Радиус r 1,5

Площадь стружечной канавки Fк 7,07

9. Коэффициент заполнения стружечной канавки:

Для профильной схемы к=4;

10. Подача на зуб допустимая из условия размещения стружки:

S_zк=F_к/(к∙L);

S_zк.п= 7,07/4∙40 = 0,044 мм/зуб;

11. Наибольшее усилие, допустимое хвостовиками

Р_х=F_x∙_x=70,9∙250=17725 Н;

_x=250 МПа - для хвостовика из 40Х.

12. Наибольшее усилия, допускаемые по первому зубу

Р₁=(∙ (D₀₁-2h)²∙₁)/4=(3,14∙(14,65 -2∙3)²∙400)/4= 23494,3 Н;

₁=400 МПа - для быстрорежущей стали Р6М5Ф3.

13. В качестве расчетной силы резания принимаем наименьшее из трех возможных ограничений: допустимое усилие в хвостовике, допустимое усилие по первому зубу, допустимое усилие по возможностям станка 0,9·Р_С,=92340 Н

P_х=min{P_x,P₁,0.9P_c}

Принимаем расчетную силу резания Р_р=17725 Н

14. Подача на зуб допустимая по усилию протягивания

S_zp=(P_p /Cp··D·Z_max)^1/x,

где Р_р - усилие протягивания,

С_р – коэффициент по таблице 26 С_р=2880,

D - диаметр отверстия,

Z_max – наибольшее число одновременно режущих зубьев,

X – коэффициент Х=0,8.

S_zp=(17725/2880·3,14·16·6)^1,25=0,0077 мм/зуб;

Так как S_zp < S_zк (0,0077<0,044), то далее проведем расчет для групповой схемы резания.

15. Шаг режущих зубьев [см. 1, с. 188]

t_р=m

где m=(1,45…1,9) - при групповой схеме резания.

t_pп=1,9 =12 мм;

согласно таблице принимаем t_pп=12мм;

16. Наибольшее число одновременно режущих зубьев

Z_max=L/t_p+1;

Z_max=40/12+1=4 зубьев,

17. Размеры стружечной канавки:

Шаг t_p 12

Глубина h_к 3

Ширина спинки q 4

Радиус R 8

Радиус r 1,5

Площадь стружечной канавки Fк 7,07

18. Коэффициент заполнения стружечной канавки:

Для профильной схемы к=3;

19. Подача на зуб допустимая из условия размещения стружки:

S_zк=F_к/(к∙L);

S_zк.п= 7,07/3∙40 = 0,06 мм/зуб;

20. Подача на зуб допустимая по усилию протягивания

S_zp=(P_p n_г /Cp··D·Z_max)^1/x,

где Р_р - усилие протягивания,

n_г – число зубьев в группе,

С_р – коэффициент по таблице 26 С_р=2880,

D - диаметр отверстия,

Z_max – наибольшее число одновременно режущих зубьев,

X – коэффициент Х=0,8.

S_zp=(17725·3/2880·3,14·16·4)^1,25=0,055 мм/зуб;

Так как S_zp < S_zк (0,05<0,06). Дальнейшее увеличение числа зубьев в группе не целесообразно.

1. Определяем примерную длину режущей части при одинарной схеме:

С_{р. один} = А·t_p / 2·S_{z min} ;

С_{р. один} =1,35·8 / 2·0,0077 = 701,3 мм.

2. Определяем примерную длину режущей части при групповой схеме:

С_{р. один} = А·t_p · n_г / 2·S_{z min} ;

С_{р. один} =1,35·12·3 / 2·0,05= 486 мм.

Протяжка с групповой схемой резания дает нам экономию материала инструмента и сокращение его длины.

3. Применяем групповую схему резания, окончательно принимаем подачу S_z = 0,05 мм/зуб; У протяжек с групповой схемой резания рабочая часть состоит из отдельных секций (групп). Слой материала на определенную глубину срезания группой зубьев одного размера, но с различным расположением по окружности рабочих участков режущих кромок. Режущая кромка последнего зуба в группе имеет форму полной окружности, но делается на 0,01 … 0,02 мм меньше диаметра отдельных зубьев в группе, что обеспечивает удаление всего слоя материала, предназначенного для данной группы зубьев, и предохраняет последний зуб от перегрузки.

4. Рассчитаем диаметры режущих зубьев, если S_z=0,06 мм/зуб, D₁=14,65 мм,

D_n=D_max - =16,027-0,007=16,02 мм,

где  - разбивка отверстия, принимаем =0,007мм;

D_max – максимальный диаметр отверстия.

28.Диаметры режущих зубьев.

D_i=D_i-1+2∙S_z;

D1=14,65 мм; D2=14,77мм; D3=14,77 мм; D4=14,75 мм; D5=14,87мм; D6=14,87мм; D7=14,85 мм; D8=14,97 мм; D9=14,97 мм; D10=15,95 мм. D11=15,07 мм; D12=15,07мм; D13=15,05 мм; D14=15,17 мм. D15=15,17 мм; D29=15,67мм; D30=15,65 мм; D31=15,77мм; D32=15,77 мм; D33=15,75 мм; D34=15,87мм; D35=15,87мм; Уменьшаем Sz на переходных зубьях Sz=0,025 мм/зуб D40=16 мм; Sz=0,01 мм/зуб D41=16,02мм; 29. Допуск на режущей части (-0,03) 30. Длина режущей части Lр=tр·(Zр-1)=12(41-1)=480 мм

D15=15,15 мм; D16=15,27 мм; D17=15,27 мм; D18=15,25 мм; D19=15,37 мм; D20=15,37 мм; D21=15,35 мм; D22=15,47мм; D23=15,47 мм; D24=15,45 мм; D25=15,57 мм; D26=15,57 мм; D27=15,55 мм; D28=15,67мм; D36=15,85мм; D37=15,97мм; D38=15,97мм; D39=15,95 мм;

31. Число зубьев калибрующей части определяем по таблице для 7 квалитета

Z_к=7 зуб.

32. Диаметры калибрующих зубьев

D₅₄…D₆₀=16,02 мм.

33. Допуск калибрующих зубьев

Т_{калибр.}=(1/3…1/5)T_отв= -0,01 мм.

34. Шаг калибрующих зубьев

t_к=2 ∙ t_р/3=2·12/3=8 мм.

35. Размеры стружечной канавки калибрующих зубьев

h_к=3 мм;q=3 мм;r=1,5 мм;R=5мм;F_к=7,07 мм².

36. Длина калибрующей части [см. 1, с. 196]

l_к= t_к Z_к= 8∙7=56 мм.

37. Диаметр задней направляющей

D_зн=16f7 .

38. Длина задней направляющей

l_зн=(0,7…0,8)L= 28 мм.

39. Общая длина протяжки

l_пр=l₁+l_p+l_к+l_зн=320+480+56+28=884 мм.

40. Допустимая длина

l_доп=40D=40∙16=640 мм.;

При протяжки 884 мм нет необходимости разбиения протяжки на комплект.

41. Длина рабочего хода станка

l_рх=L+l_p+l_к=40+480+56=576 мм <640

42. Расстояние между стружкоразделительными канавками

В==·D_о/i·n=·16/4·4= 3,14 мм.

43. Число стружкоразделительных канавок

n_c=D_о/B=3,14∙16/3,14=16

Принимаем n_c=16 канавок

Канавки делаем только на первом режущем и на всех переходных зубьях кроме последнего. Канавки расположены в шахматном порядке.

Глубина канавки h_к=1 мм;

Радиус впадины r_к=0,2 мм;

Угол канавки 60.

44. Геометрические параметры режущей части протяжки

_р = ; _р=330.;

45. Геометрические параметры калибрующей части протяжки

_к= ; _к=115.;

45. Угол правки круга β_к = 45°;

46. Наибольший диаметр круга для заточки

.