7.5. Алгоритм расчета корригированных параметров протяжек

Метод корригирования шлицевых протяжек любого профиля, разработанный применительно к машинному проектированию, позволяет оптимизировать конструкции как нормализованных, так и специальных действующих и вновь проектируемых инструментов. Эффективное использование программ автоматического проектирования на различных промышленных предприятиях требует учета местных условий, а также возможности проведения экспериментальных расчетов, связанных с изменением тех или иных базовых параметров. Поэтому в состав исходных данных дополнительно включены угол бокового поднутрения δ и диаметр мерительных роликов ω. Если значения этих данных принять равными нулю (рис. 7.29), они будут рассчитываться автоматически.

Ниже приведены блок-схема алгоритма расчета, протяжек и полный перечень исходных данных. На рис. 7.30 приведен пример расчета квадратной протяжки. При корригировании подобных гранных протяжек расчет ведется аналогично расчету прямобочных шлицевых протяжек, поэтому признак вида шлицев указывается как прямобочный (П=1).

Рис. 7. 29. Блок-схема алгоритма расчета корригированных

параметров протяжки

Рис. 7. 29. Продолжение

Рис. 7. 29. Продолжение

Рис. 7. 29. Продолжение

Рис. 7.29. Продолжение

Рис. 7. 29. Окончание

Рис. 7. 30. Пример проектирования корригированной

протяжки:

а - продольный профиль зубьев № 1 по № 50;

б - схема подъема заднего центра протяжки при шлифовании граней;

в - поперечный профиль протяжки (стружкоделительные канавки нанести на зубцах с № 1 по № 20 в шахматном порядке); материал режущей части – сталь Р18;

материал хвостовика – сталь 40Х;

твердость зуба НRC 62…65;

твердость хвостовика HRC 35…45

Входные данные, необходимые для расчета корригированных протяжек

m- модуль

N- число шлицев (зубьев)

α_д- профильный угол эвольвентных шлицев, град

S- толщина шлицев (зубьев) эвольвентного профиля по дуге окружности делительного диаметра, или толщина выступа шлицев треугольного профиля по дуге окружности диаметра (d_cp), или ширина паза шлицев прямобочного профиля, мм

М- размер шлицевого отверстия по роликам, мм

d_p- диаметр мерительных роликов, по которым получен М, мм

d- диаметр первого шлицевого зуба протяжки, мм

D- диаметр последнего чернового шлицевого зуба протяжки, мм

z- число зубьев протяжки от d по D включительно или число секций для протяжек переменного резания

β- профильный угол выступа шлицев треугольного профиля (половина угла профиля), град

d_cp- диаметр шлицевого отверстия треугольного профиля, по дуге

окружности которого задана толщина выступа S, мм

δ- угол бокового поднутрения, град

П — признак вида шлицев (П = 1 — прямобочные, П = 0 — непрямобочные) ω- диаметр измерительных роликов, мм.

Глава 8. Корригированные метчики

8.1. Формообразование резьбы корригированными метчиками

Большое разнообразие резьбовых соединений, включающих как крепежные соединения, так и винтовые передачи, а также все более широкое применение труднообрабатываемых материалов в машиностроении вызывают необходимость совершенствования обычных и создание новых конструкций резьбонарезных инструментов. Обработка внутренних резьбовых поверхностей по сравнению с обработкой наружных резьб является значительно более трудоемким процессом, поэтому вопрос совершенствования применяемого при этом режущего инструмента — метчиков — весьма актуален.

Для обоснования положений, используемых при разработке метода расчета корригированных метчиков, рассмотрим некоторые конструктивные особенности инструмента и основные характеристики корригированной схемы резания.

Как было указано (см. гл. 5), основной формообразующей частью метчика является его заборная коническая часть. Цилиндрическая же часть выполняет функцию калибрования, обеспечивая окончательное формирование геометрических параметров резьбы.

Конструктивное выполнение заборного конуса метчика определяет в первую очередь работоспособность инструмента. Все зубья заборной части, каждый из которых в отдельности работает как резец, выполняют основную работу резания. При этом следует учесть, что в дополнение к усилию резания на метчик оказывают значительное действие силы трения, возникающие между поверхностью детали и задними поверхностями зубьев метчика. Влияние сил трения при нарезании резьбы метчиком в результате интенсивного возрастания температуры в зоне резания является решающим фактором, определяющим износ режущих лезвий, а следовательно, и стойкость инструмента.

Усилия резания и силы трения создают крутящий момент, которому должен противостоять метчик. Поскольку крутящий момент зависит от площади срезаемой стружки и преодолеваемых сил трения, исходным моментом для улучшения условий резания метчиком является выбор рациональной схемы резания с целью уменьшения сил трения и установления допустимой площади поперечного сечения одновременно снимаемой стружки исходя из механической прочности метчика.

По принципу распределения работы между зубьями заборной части метчика существуют следующие основные схемы резания (см. рис. 5.3): цилиндрическая, коническая, корригированная.

О конструкции метчиков, работающих по цилиндрической и конической схемам резания, говорилось в гл. 5, поэтому в дальнейшем остановимся более подробно на особенностях корригированной схемы резания и конструкции корригированных метчиков.

Особенностью метчиков, работающих по корригированной схеме резания (см. рис. 5.3, в), является отличие профиля метчика от профиля нарезаемой им резьбы. Формообразование резьбы в данном случае производится не методом копирования, а методом согласования последовательных положений вершин режущих лезвий зубьев заборной части метчика с профилем резьбы в процессе резания, т. е. боковые стороны нарезаемой винтовой поверхности детали формируются вспомогательными лезвиями зубьев метчика аналогично генераторной схеме резания, используемой при протягивании.

Цилиндрическая часть метчика, работающего по корригированной схеме резания, не участвует в формировании бокового профиля резьбы, а выполняет лишь функцию калибрования наружного диаметра, следовательно, профиль боковых поверхностей резьбы образуется только зубьями заборного конуса метчика. Вследствие угловой коррекции профиля метчика боковые поверхности резьбы представляют собой (см. рис. 5.3, в) «лесенку» с высотой ступенек Δh, которая зависит от величины подъема на зуб метчика s_z и величины углового корригирования, определяемой углом бокового поднутрения из выражения δ=α-α_k.

Наличие угла рокового поднутрения δ резко уменьшает крутящий момент в процессе резьбонарезания, так как в данном случае исключается трение вне зоны резания между боковыми сторонами зубьев метчика и обрабатываемой поверхностью резьбы. Для вывода зависимостей коррекционного расчета метчика и пояснения принципа работы инструмента рассмотрим схему корригирования, изображенную на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Схема корригирования метчика для нарезания резьб треугольного профиля:

1- обрабатываемый профиль резьб;

2- профиль зубьев метчика в рабочем положении;

3- положение зубьев метчика при шлифовании его профиля

с подъемом заборной части на величину h

Совмещение (при резьбонарезании) вершин зубьев заборного конуса метчика, выполненного с корригированным углом α_k, с боковым профилем резьбы α осуществляется за счет обратной конусности по профилю метчика.

Для создания обратной конусности метчик разворачивается при шлифовании профиля зубьев на некоторый угол φ_k. Значение требуемой величины разворота определяется из условия, что при возвращении метчика в рабочее положение все вершины зубьев заборного конуса совпадут с обрабатываемым профилем резьбы.

Как следует из рис. 8.1, значение угла разворота определяется величиной подъема метчика h на длине заборного конуса l₃:

. (8.1)

Чтобы установить зависимость угла разворота φ_k от корригированного угла бокового профиля зубьев метчика ΔAВС и ΔAВС'.

Выразим соответственно значения отрезка AВ:

из ж

из ,

где а — полная высота профиля резьбы, снимаемая заборным конусом метчика. Приравнивая правые части приведенных выражений и производя соответствующие преобразования, получим

. (8.2)

Подставляя значение h в формулу (8.1), получим окончательное выражение угла обратной конусности в зависимости от профиля резьбы и параметров заборной части метчика

. (8.3)

Следовательно, расчет коррекции сводится к определению оптимальных величин корригированного профиля метчика α_k и подъема на зуб s_z.

Основными условиями, которые ставятся при расчете корригированного метчика, являются следующие:

а) использование по возможности больших подъемов на зуб с целью уменьшения длины метчика;

б) обеспечение требуемой шероховатости по профилю обработанной резьбы детали.