Администратор, Автор в Про металлообработку

Использование твердых сплавов для оснащения протяжек.

Условия работы зубьев протяжек неблагоприятны для оснащения их твердыми сплавами, так как они снимают тонкие и широкие стружки и работают при низких скоростях резания. Это вызывает колебание силы протягивания и может привести к разрушению твердого сплава. Кроме того, применение твердых сплавов значительно повышает стоимость протяжек и ограничивается сложностью их изготовления. В то же время использование твердых сплавов позволяет в несколько раз повысить стойкость протяжек, особенно при обработке чугунов, высоколегированных сталей и сплавов, а также точность и качество обработанной поверхности.

Рис. 1. Выглаживающие и режущие твердосплавные зубья внутренних протяжек:
*а —* выглаживающие кольца и блоки; *б —* режущие цельные и напайные
твердосплавные кольца

Твердыми сплавами оснащают в первую очередь наиболее простые по конструкции внутренние протяжки (шпоночные, шлицевые, круглые) и секции (плоские, пазовые, фасонные и др.) наружных протяжек.

В конструкциях внутренних протяжек в последнее время широкое применение нашло использование твердого сплава для выглаживания (пластического деформирования) микронеровностей обработанной поверхности. В этих случаях применяют комбинированные режуще-выглаживающие протяжки, у которых после калибрующих зубьев устанавливают выглаживающие зубья из твердого сплава в виде колец или блоков. Выглаживающие зубья по форме двухсторонние конические с цилиндрическим пояском посередине или сферические (рис. 1, а). Число таких зубьев берется в пределах от 2 до 5 в зависимости от требуемых точности и шероховатости обработанного отверстия. Припуск на диаметр, т.е. общий натяг на зубья, небольшой и равен 0,03…0,20 мм. Он распределяется между зубьями равномерно с уменьшением к концу протяжки. Диаметр последнего выглаживающего зуба принимается равным максимально возможному размеру обработанного отверстия.

При обработке стальных заготовок применение выглаживающих зубьев позволяет достигать точности JT 6…JT9 и шероховатости поверхности Ra 0,16…0,63 мкм.

Для обработки заготовок типа втулок используют твердосплавные деформирующие протяжки — дорны. Они состоят из рабочих элементов в форме колец, которые крепятся на цилиндрическом стальном стержне. Радиальная поверхность кольца представляет два усеченных конуса с цилиндрическим пояском посередине, подобно выглаживающим кольцам (рис. 1, а). Число колец от 4 до 10 с большими натягами, достигающими 1 мм на каждое кольцо. Такие протяжки позволяют не только повысить точность отверстий, но и увеличить их диаметр до требуемой величины без снятия стружки. Шероховатость обработанной поверхности при этом достигает Ra 0,16…0,08 мкм.

Твердые сплавы в качестве режущих элементов с целью повышения производительности и стойкости при обработке чугунов и труднообрабатываемых сталей используются у внутренних протяжек в виде цельных колец или с напайными пластинами (рис. 1, б). Кольца устанавливаются на стальной державке протяжки и закрепляются гайками. При этом сменные кольца смещают относительно друг друга путем поворота вокруг оси таким образом, чтобы промежутки между пластинами играли роль стружкоделительных канавок.

Условия работы твердосплавных режущих элементов у протяжек для обработки наружных поверхностей по сравнению с внутренними протяжками более благоприятны как с точки зрения степени деформирования срезаемого слоя, так и свободного удаления стружки из зоны резания. В конструкциях сборных протяжек можно применять распределение припуска по секциям с учетом более высокой надежности работы твердосплавных режущих зубьев и благоприятных условий их переточки и замены при выкрашивании режущих кромок.

В зависимости от способа соединения режущей твердосплавной части с корпусом различают два вида: разъемное и неразъемное.

Неразъемное соединение корпуса с пластинами твердого сплава осуществляется посредством пайки (рис. 2, а). Его достоинством является простота конструкции. Недостатки: невозможность замены пластинок при выкрашивании и поломке; ухудшение условий заполнения впадины зуба стружкой после переточек; наличие остаточных напряжений в пластинах при пайке.

Рис. 2. Режущие твердосплавные зубья наружных протяжек:
*а —* протяжка с напайными твердосплавными пластинами; б — механическое крепление твердосплавных пластин клином и штифтом; в — механическое крепление ножей с твердосплавными пластинами

Устранение этих недостатков достигается путем осуществления разъемного соединения пластин твердого сплава с корпусом, т.е. механическим креплением пластин с помощью винтов, штифтов, клиньев и т.п. Из множества вариантов такого крепления твердосплавных пластин с корпусом протяжки можно отметить как наиболее удачные крепления клиньями или штифтами с лысками (рис. 2, б), обеспечивающие хорошие условия для размещения стружки в канавке, возможность регулирования по высоте зубьев с помощью подкладок и надежное крепление пластин. При этом исключаются внутренние напряжения в пластинах, характерные для напайных пластин.

Хорошие условия для регулирования и замены режущих зубьев имеет конструкция протяжки со вставными ножами, показанная на рис. 2, в, которая обеспечивает возможность 1) раздельного затачивания ножей с последующей точной сборкой; 2) быстрой замены ножей без снятия протяжки со станка; 3) крепления твердосплавных пластин на ножах способами пайки или механического крепления; 4) регулирования размеров зубьев по высоте вне станка. При этом из-за необходимости размещения элементов крепления несколько увеличиваются размеры протяжки.

Конструкция протяжек для обработки наружных поверхностей.

Наружным протягиванием обрабатывают различные поверхности с незамкнутым, открытым контуром: плоскости, уступы, пазы, вогнутые и выпуклые цилиндрические и сложные фасонные поверхности, например впадины зубчатых колес и т.п. В соответствии с этим существует большое разнообразие конструкций наружных протяжек.

В отличие от внутренних, наружные протяжки, как правило, не имеют хвостовиков и направляющих, а имеют только режущие и калибрующие зубья. Открытые обрабатываемые поверхности позволяют назначать размеры конструктивных элементов и площади сечения тела протяжки с большим запасом. Поэтому наружные протяжки на прочность обычно не проверяются. Условия для схода стружки при этом более благоприятны и проверку на помещаемость стружки в канавках выполняют только при протягивании узких пазов.

К особенностям наружных протяжек относится возможность назначать намного большие, близкие к оптимальным, задние углы (α = 8…10^о), так как размер протяжки по высоте при переточке не зависит от размера детали. Он может регулироваться с помощью клиньев, винтов и подкладок. Благодаря этому суммарная стойкость наружных протяжек значительно больше стойкости внутренних протяжек.

Протягивание может производиться либо без предварительной обработки заготовок, полученных литьем, ковкой или штамповкой со снятием припусков величиной не менее 5…6 мм, либо после строгания или фрезерования.

При наружном протягивании используются те же схемы резания, что и при внутреннем протягивании. На рис. 1 показаны профильная и генераторная схемы резания, применяемые при обработке плоскостей. Для снижения шероховатости поверхностей последние зубья протяжки (рис. 1, б) выполнены по профильной схеме резания.

Рис. 1. Схемы резания, применяемые при протягивании наружных поверхностей:
а — профильная; б — генераторная с чистовыми зубьями, выполненными по профильной схеме

По способу деления срезаемого слоя по толщине чаще всего используется одинарная схема резания.

При протягивании широких плоских поверхностей и срезании больших припусков предложена разновидность групповой схемы резания — трапецеидальная схема (рис. 2), при которой припуск срезается последовательно двумя секциями (группами) зубьев, имеющих подъем на каждый зуб. Зубья первой секции вырезают узкие трапецеидальные пазы, а зубья второй секции, имеющие прямолинейные режущие кромки, срезают оставшиеся выступы. В конце последней секции предусмотрены чистовые зубья с уменьшенным подъемом на зуб. На черновых же зубьях такая схема деления припуска позволяет устанавливать большие подъемы на зуб и производить протягивание без предварительной обработки поверхности и даже при наличии «корки».

Рис. 2. Плоская протяжка с трапецеидальной схемой резания.

Трапециевидные зубья первой секции изготавливают фрезерованием и шлифованием напроход с поднятием на 1,0…1,1 мм задней части протяжки для образования задних углов на вспомогательных кромках. Благодаря этому такие протяжки просты в изготовлении, имеют большой запас на переточку, большую стойкость и меньшую длину.

Заточка зубьев протяжек при прямолинейной форме режущих кромок может проводиться как по задней, так и по передней поверхности, а при фасонной форме режущих кромок — только по передней поверхности.

Рис. 3. Регулирование по высоте секции сборной наружной протяжки с помощью клина:
1 — секция протяжки; 2 — клин; 3 — регулировочный винт

По конструкции наружные протяжки могут быть цельными или сборными, состоящими из нескольких секций сравнительно небольшой длины (до 300 мм). Секции крепятся к корпусу винтами сверху, снизу или сбоку с использованием клиньев и планок (рис.3, рис. 4). Крепление винтами снизу более компактное и простое. Однако при переточке и настройке таких секций приходится снимать корпус всей протяжки со станка. Этого можно избежать путем крепления секций винтами сверху.

Рис. 4. Типовые способы крепления секции к корпусу наружной протяжки:
а -винтом и клином сверху; б — винтом снизу; в — винтом сбоку

При протягивании длинных поверхностей для обеспечения непрерывного удаления стружки из зоны резания у наружных протяжек зубья делают наклонными (рис. 5) с углом β = 70…80°. При этом обеспечивается равномерная работа протяжки.

Рис. 5. Схема обработки заготовки наружной протяжки:
а — наклонное расположение зубьев; б — направление схода стружки

Полная, как у цилиндрических фрез, равномерность процесса протягивания может быть обеспечена в случае, если выдержаны соотношения

C = B /t_N, t_N = t₀ tgβ,

где С — целое число; В — ширина протягивания; t_N, t₀ — шаги зубьев соответственно в нормальном и осевом сечениях.

У протяжек с наклонными зубьями возникает боковая составляющая силы резания P_N — нормальная к направлению протягивания, для восприятия которой, а также главной составляющей P_z в корпусе протяжки, закрепляемой на каретке станка, предусматриваются пазы или упорные планки.

При обработке сложных пересекающихся поверхностей заготовок с помощью секций сборных протяжек прибегают к раздельному протягиванию отдельных участков профиля. Так, на рис. 6 поверхности заготовки 1, 2, 3 обрабатываются отдельными, соответственно 1′, 2′, 3′, секциями, закрепляемыми на корпусе протяжки. При настройке они могут регулироваться по высоте с помощью подкладок или клиньев К.

Рис. 6. Протягивание пересекающихся поверхностей наружной протяжкой.

На прочность секции протяжек не проверяют, так как они работают в основном на сжатие.

Протяжки для обработки шлицевых отверстий.

Шлицевые отверстия широко распространены в машиностроении. Они используются для обеспечения подвижных и неподвижных соединений типа «вал — втулка» и передачи больших крутящих моментов. Из-за сложной формы шлицевых отверстий обработка их протягиванием предпочтительнее других способов (долбление, строгание и т.д.), так как обеспечивает более высокие производительность, точность размеров и взаимного расположения поверхностей.

Формы пазов шлицевых отверстий могут быть: а) прямобочные (рис. 1, а); б) эвольвентные; в) трапецеидальные; г) елочные (треугольные) и др.

Шлицевые протяжки внешне похожи на шлицевые валы, шлицы которых превращены в режущие зубья путем прорезания стружечных канавок и создания передних и задних углов. Для удаления срезаемого припуска во впадинах шлицев высота зубьев h переменна. При использовании одинарной схемы резания каждый последующий зуб выше предыдущего на величину подъема a_z.

В зависимости от глубины пазов, определяющих толщину срезаемого припуска, шлицевые протяжки изготавливаются комплектами из двух, трех и более штук. При этом условия деформации срезаемого слоя очень тяжелые, так как стружка снимается с нескольких поверхностей пазов. Это также ухудшает ее свертываемость и размещение в стружечных канавках. Из-за большой усадки стружка часто заклинивается в пазах и ухудшает обработанную поверхность.

Из сказанного следует, что при использовании одинарной схемы резания подъемы на зуб должны быть очень малы (a_z = 0,03…0,06 мм), а длины режущих частей протяжек — велики.

Рассмотрим особенности конструкций шлицевых протяжек на примере протяжек, применяемых для протягивания прямобочных шлицевых пазов.

На рис. 1, а, б показаны шлицевое отверстие и протяжка в сечении, нормальном к ее оси, а на рис. 1, в, г — распределение припуска при одинарной схеме резания и форма зуба протяжки.

Рис. 1. Формы шлицевого отверстия и протяжки:
*а —* шлицевое отверстие; б — шлицевая протяжка; в — одинарная схема резания; г — зуб шлицевой протяжки

Отверстие под протягивание получают растачиванием, зенкерованием или развертыванием. Образование пазов по наружному диаметру производится по профильной схеме резания, а по боковым сторонам — по генераторной схеме. При ширине шлицевого паза свыше 6 мм на главных режущих кромках при переходе от одного зуба к другому в шахматном порядке выполняют одну или две стружкоразделительные канавки. В отличие от круглых протяжек, у шлицевых протяжек стружкоразделительные канавки делают на всех режущих и даже на калибрующих зубьях. Для снижения трения шлицевых выступов зубьев протяжки о боковую поверхность пазов выполняется вспомогательный угол в плане на боковых сторонах зуба φ₁ = 1°30’…2° с оставлением фаски шириной f = 0,8…1,0 мм для лучшего направления протяжки в отверстии (рис. 1, г). Это делается в том случае, когда высота зуба больше 1,5 мм. Такой конструкции шлицевой протяжки свойственны те же недостатки, что и круглым протяжкам с одинарной схемой резания. В частности, наличие ребра жесткости на срезаемой стружке ухудшает ее свертываемость и не позволяет увеличивать подъем на зуб. Чтобы исправить этот недостаток шлицевых протяжек, была предложена групповая схема резания. Обычно она применяется в том случае, когда число шлицев больше 6…8, длина отверстия L_o > 30 мм, а глубины пазов большие. Такие протяжки изготавливаются диаметром до 450 мм.

Рис. 2. Секция черновых зубьев шлицевой протяжки при групповой схеме резания:
а — ширина зубьев *b<18* мм; б — ширина зубьев b>18 мм (1 — первый зуб секции, 2 — второй зуб секции)

Суть групповой схемы резания заключается в том, что группа или секция состоит из двух зубьев (рис. 2): первый зуб с выкружками по уголкам является прорезным, а второй — зачистным. При этом второй зуб делают с занижением по диаметру на величину 0,03…0,04 мм. При ширине зубьев свыше 18 мм на первом зубе делают дополнительную выкружку посередине режущей кромки. Ширина стружки, снимаемая обоими зубьями, делится между ними. Снимаемая первым зубом стружка не имеет ребра жесткости, хорошо скручивается в канавках, не касаясь стенок отверстия. Второй зуб снимает узкие стружки, которые также хорошо скручиваются и легко удаляются из канавок в конце протягивания. Благодаря этому удалось увеличить подъем на черновых зубьях до a_z = 0,3 мм и за счет этого значительно сократить длину протяжки. На чистовых зубьях подъем на зуб a_z=0,010…0,015 мм. При этом разделение зубьев на секции не производят.

С целью повышения точности и качества шлицевых отверстий, а также сокращения числа протяжек в комплекте применяют комбинированные протяжки с режущей частью, состоящей из круглых, фасочных и шлицевых зубьев. Припуск, снимаемый этими зубьями, показан на рис. 3.

Рис. 3. Припуск, снимаемый зубьями комбинированной шлицевой протяжки:
1 — шлицевыми; 2 — фасочными;3 — круглыми

Чаще всего вначале располагают фасочные зубья. Они удаляют значительную часть припуска из шлицевой впадины, формируют фаску у ее основания, предусмотренную чертежом, и выполняют функцию прорезных зубьев перед круглыми зубьями. Последние изготавливают без выкружек, со сплошной режущей кромкой.

Если снимается большой припуск и круглая часть протяжки может иметь большую длину, то для предотвращения возможного поворота заготовки после обработки круглого отверстия фасочные зубья лучше располагать между круглыми и шлицевыми. Этим обеспечивается точность расположения фасок относительно шлицевых пазов. Круглую часть в этом случае можно выполнить аналогичной протяжкам с групповой схемой резания.

Рис. 4. Распределение припуска между шлицевыми протяжками комплекта из:
а — трех протяжек; б — двух протяжек; в — двух протяжек (Δb > 0,06 мм)

При больших размерах шлицевых пазов (по высоте и длине) и неизбежной при этом работе комплектами протяжек (рис. 4) могут применяться схемы распределения припуска между отдельными протяжками комплекта из трех и двух протяжек (допуск на ширину паза менее 0,05 мм) и двух протяжек (допуск больше 0,04…0,06 мм). Окончательная ширина паза обеспечивается последней протяжкой комплекта, а предыдущие протяжки для снижения сил трения и облегчения работы делаются по ширине зуба зауженными. При этом можно увеличить подъем на черновых зубьях до a_z = 0,12…0,30 мм.

Протяжки для обработки гранных отверстий.

В конструкциях деталей машин часто встречаются сквозные отверстия многогранной формы: треугольные, квадратные, прямоугольные, шестигранные и др., которые обрабатывают гранными протяжками.

Особенности проектирования и расчета гранных протяжек рассмотрим на примере обработки квадратного отверстия. Использование профильной схемы резания здесь нецелесообразно, так как режущие кромки в форме квадрата (рис. 1, а) в местах пересечения боковых сторон имеют задние углы, близкие к нулю. С учетом того, что условия деформирования и отвода срезаемой стружки на этих участках неблагоприятны, это приводит к быстрому износу протяжки по углам.

Рис. 1. Схемы резания, применяемые при протягивании квадратных отверстий:
*а —* профильная; *б —* генераторная

При генераторной схеме (рис. 1, б) удается избежать этих нежелательных явлений, так как в этом случае главные режущие кромки зубьев выполняют по дуге окружности, радиус которой изменяется в зависимости от принятых величин подъема на зуб. Вспомогательные кромки имеют профиль, подобный геометрической форме протягиваемого отверстия.

Оформление главных режущих кромок в виде дуг окружности обеспечивает хорошее центрирование протяжки в отверстии, лучшие условия обработки и отвода стружки. Такие протяжки в изготовлении более технологичны, так как режущие зубья могут быть прошлифованы кругом одного профиля напроход на круглошлифовальных станках.

Обычно гранные протяжки из-за больших длин изготавливают комплектами из двух, трех и более штук.

Рис. 2. Зубья четырехгранной протяжки:
*а —* в нормальном и продольном сечениях; б — боковые канавки на плоских сторонах зубьев

На рис. 2, а показаны нормальное и продольное сечения протяжки, формы зубьев и канавок, геометрические параметры главных и вспомогательных режущих кромок. С целью уменьшения трения между вспомогательными лезвиями и обработанной поверхностью производится шлифование по плоскости задних поверхностей этих лезвий напроход с поднятием центра задней бабки на угол α₁=1° и оставлением ленточки шириной f = 0,8…1 мм. Иногда к концу протяжки впадина канавки посередине вспомогательных лезвий уменьшается до нуля. В этих случаях при ширине грани более 6 мм вышлифовываются продольные канавки глубиной до 0,4 мм (рис. 2, б) на всех режущих и калибрующих зубьях. На главных дуговых режущих кромках при ширине b > 4 мм в шахматном порядке наносят одну стружкоделительную канавку, а при b > >10 мм — две канавки.

Как видно из рис. 1, б и 3, длина главных режущих кромок, определяющая ширину срезаемого слоя, с увеличением диаметра протяжки d_i уменьшается. Суммарная ширина среза на каждом зубе может быть определена для квадратной протяжки по формуле

где cos θ_i = S_n / d_i (S_n — ширина грани).

Рис. 3. Схема определения длины режущих кромок гранных протяжек.

С целью обеспечения постоянства силы протягивания на всем пути прохождения протяжки в отверстии следовало бы равномерно увеличивать подъем на зуб от первого зуба к последнему, что не только обеспечило бы равномерность протягивания, но и, это главное, позволило бы сократить длину протяжки. Однако из-за малых значений подъема на зуб a_z назначать для каждого зуба свою величину — следовательно, намного усложнить технологию изготовления протяжки. Поэтому было предложено разбивать все режущие зубья на 3…4 ступени в зависимости от ширины грани S_n и для каждой ступени назначать свою величину a_zm, где m — номер ступени (S_n < 15 мм — 3 ступени, S_n < 15 мм — 4 ступени).

Например, при обработке среднеуглеродистой стали, когда S_n =27 мм, предусмотрены 4 ступени с подъемами на зуб: a_z₁ = 0,03 мм; a_z₂ = 0,05 мм; a_z3 = 0,08 мм; a_z4 = 0,12 мм. Таким образом, при проектировании гранных протяжек применяется ступенчатая одинарная схема резания, использующая принцип деления припуска по толщине с переменной величиной a_z, увеличивающейся от первой к последней ступени.

На всех ступенях протяжка должна проверяться по уравнению на помещаемость стружки. При этом величина К берется переменной, уменьшающейся от первой ступени к последней.

Проверка протяжки на прочность по опасным сечениям выполняется аналогично проверке, принятой для круглых протяжек с одинарной схемой резания. Расчет силы протягивания по уравнению выполняют из условия, когда ширина резания максимальна и равна b = πd₁, где d₁ — диаметр первого зуба, равный диаметру отверстия под протягивание.

Расчет протяжек для обработки круглых отверстий.

Расчет начинается с выбора материала режущей части протяжки. Наилучшим материалом являются быстрорежущие стали марок Р6АМ5 и Р12Ф3, а при обработке труднообрабатываемых материалов — Р18, Р6М5К5 и Р9К10. В условиях мелкосерийного и единичного производств применяют более дешевые инструментальные стали типа ХВГ. Для экономии быстрорежущей стали протяжки диаметром 15…40 мм изготавливают сборными со сварными, а диаметром более 40 мм — со съемными (на резьбе) хвостовиками из термообработанных сталей 45 или 40Х. Протяжки из стали ХВГ делают цельными.

Размеры конструктивных элементов протяжки назначают в соответствии с рекомендациями для внутренних протяжек.

Для расчета основной режущей части протяжки необходимо назначать припуск на протягивание с учетом диаметра, длины и требований по точности и шероховатости протянутого отверстия, а также способа обработки отверстия под протягивание.

При одинарной схеме резания припуск (на диаметр) под протягивание назначают либо по экспериментальным данным, либо рассчитывают по следующим эмпирическим уравнениям:

1) для отверстия после сверления

2) после подготовки отверстия зенкерованием, растачиванием и развертыванием

где d₀ — минимальный диаметр обработанного отверстия; L₀ — длина отверстия; δ — допуск на изготовление отверстия.

Назначают припуск на чистовую часть А_ч, исходя из требований к отверстию после протягивания. Обычно берут 2…4 чистовых зуба с подъемом a_z = 0,025…0,005 мм, уменьшающимся от первого к последнему зубу. Дальнейшее уменьшение a_z нежелательно, так как толщина срезаемого слоя становится сопоставимой с радиусом скругления режущей кромки, полученным при заточке (ρ_min=0,002…0,003 мм). Поэтому при протягивании сталей на режущей кромке может образовываться нарост, вызывающий увеличение шероховатости обработанной поверхности. При затуплении режущей кромки радиус ее скругления увеличивается, что вызывает повышенный нагрев протяжки и появление вибраций.

Число черновых (обдирочных) зубьев определяется из уравнения

z₀ = (А₀ — А_ч)/2a_z .

Предварительно подъем на черновые зубья a_z выбирают в зависимости от обрабатываемого материала.

Диаметр первого зуба принимают обычно равным диаметру подготовленного под протягивание отверстия, т.е. d₁ = d₀. Диаметры последующих зубьев рассчитывают, добавляя к предыдущему величину 2a_z, т.е. d₂ = d₁+2a_z, d₃ = d₂+2a_z и т.д. в пределах припуска на черновые зубья.

Шаг зубьев предварительно определяют по уравнению, а затем уточняют по условию помещаемости стружки и по числу z_p зубьев, одновременно находящихся под стружкой.

Рассчитывают силу протягивания P_z по уравнению и проводят проверку протяжки на прочность.

Диаметры последнего чистового зуба и зубьев калибрующей части протяжки назначают по верхнему предельному размеру обработанного отверстия с учетом разбивки, которая обычно составляет 0,005…0,010 мм для толстостенных заготовок. При обработке тонкостенных деталей возможна усадка отверстия, величина которой определяется экспериментально. В этом случае диаметр калибрующей части делают больше на величину усадки. Шаги чистовых и калибрующих зубьев с целью улучшения качества обработанной поверхности назначают так же, как и у черновых, — неравномерными, с колебанием шага t в пределах ±1 мм. Число калибрующих зубьев принимают равным от 4 до 10 в зависимости от требуемой точности обработки отверстия.

Общая длина протяжки состоит из длины хвостовиков, шейки, направляющих, режущей и калибрующей частей. Длины двух последних частей определяют как произведение чисел соответствующих зубьев на их шаги.

Предельная длина протяжки ограничивается рядом условий: длиной рабочего хода станка, короблением при термообработке, технологическими возможностями инструментального цеха (наличием шахтных печей необходимой глубины, шлифовальных станков с необходимым расстоянием между центрами и др.). Если длина протяжки оказывается больше предельно допустимой, то ее разбивают на 2…3 более короткие протяжки, работающие последовательно одна за другой.

Ориентировочно предельная длина протяжки диаметром меньше 50 мм должна быть не более (50…55)d и при d > 50 мм — не более 30d.

Особенности расчета протяжек с групповой схемой резания.

Принципиальные отличия от расчета протяжек с одинарной схемой резания:

Между группами (секциями) черновых и чистовых зубьев у этих протяжек предусматриваются две-три двузубые секции переходных зубьев с подъемом, в 2 раза меньшим, чем у черновых. Они позволяют избежать резкого падения силы резания в момент выхода черновых зубьев из отверстия и, кроме того, служат для предварительной зачистки поверхности после обработки ее черновыми зубьями. Диаметры зубьев в секции одинаковые, а широкие выкружки на зубьях выполняются в шахматном порядке.
Расчет протяжек начинается с выбора величины подъема на зуб S_z0 черновых (обдирочных) зубьев, исходя из равенства стойкостей черновой и чистовой частей протяжки при заданной скорости резания. Последняя выбирается по таблицам в зависимости от свойств обрабатываемого и режущего материалов и группы качества обработанного отверстия (сочетания точности и шероховатости поверхности отверстия).
Определяется глубина стружечной канавки h из условия помещаемости стружки по уравнению при K = 2…3 и по ней же из соответствующей таблицы подбирается значение шага между зубьями. При этом одному значению h соответствует несколько значений t. Там же даны значения остальных параметров зуба и стружечной канавки.

Для протяжек диаметром меньше 40 мм расчетное значение h проверяется на достаточную жесткость протяжки при принятом условии, что

h ≤ h_ж,

где h_ж — высота зуба протяжки, имеющей достаточную жесткость (h_ж=(0,20…0,23)d).

Если неравенство нарушается, то, приравняв h = h_ж по уравнениям, делают пересчет с уменьшением величины S_z0 = a_z.

4. Определяют допустимую силу P_z протягивания из трех значений: 1) по тяговому усилию станка Р_ст; 2) по прочности опасного сечения хвостовика Р_хв и 3) по прочности сечения канавки перед передним зубом Р_оп. В дальнейших расчетах наименьшее из этих значений принимается за P_{z max} — максимально допустимое, т.е. фактическое значение силы Р_zф должно быть не более допустимого (Р_zф≤P_zmax).

5. Рассчитывается число черновых (обдирочных) зубьев в секции

Z_c0 = πdq₀z_pK_Σ / P_{z max}

где q₀ — удельная сила резания, приходящаяся на 1 мм длины режущей кромки (берется из номограмм или таблиц в зависимости от обрабатываемого материала и подачи S_z0); z_p — число одновременно работающих зубьев (рассчитывается по уравнению); K_Σ — суммарное произведение поправочных коэффициентов на измененные условия резания (определяется по данным, сведенным в таблицы).

Полученное дробное значение z_c0 округляется до ближайшего большего целого, причем 5 > z_c0 > 2. В этом случае фактическая сила протягивания при принятом значении z_c0 и на основании уравнения:

В этом уравнении отношение z_p / z_c0 эквивалентно числу полных (без выкружек) зубьев, периметр которых равен πd.

6. Припуск на диаметр протяжки А, определяемый исходными данными, распределяют между черновыми А₀, переходными А_п и чистовыми А_ч зубьями. Значения А_п и А_ч берут из таблиц в зависимости от требуемого качества обработанного отверстия. Таким образом, припуск на черновые (обдирочные) зубья

A_o = A — (A_п + А_ч).

7. Определяют число групп (секций) черновых зубьев

i₀ = A_o / 2S_z0

Так как число групп должно быть целым, то полученное значение округляют до ближайшего меньшего целого.

Остаточную часть припуска

A_ост = A_o — 2S_z0i₀

в зависимости от его величины распределяют между тремя группами зубьев (черновых, переходных и чистовых), добавляя секцию соответствующих зубьев.

8. Число чистовых и калибрующих зубьев и подъемы на чистовые зубья выбирают из таблиц в зависимости от требований к точности и шероховатости обработанного отверстия. Шаги на эти зубья назначают переменными, состоящими из трех значений в зависимости от шага черновых зубьев t₀, увеличивая или уменьшая шаг t на 0,5…1,0 мм. По наименьшему значению t подбирают профиль зубьев и размеры канавки. Чистовые зубья, подобно переходным зубьям, выполняют в виде двузубых секций.

Рассчитывают или назначают по таблице число и размеры выкружек на зубьях.

Задачу проектирования протяжки авторы этой методики рассматривают как многовариантную. Меняя в разных вариантах значения S_z0, z_p, z_c0, t₀ с пересчетом q₀, за оптимальный принимают вариант, дающий наименьшую длину режущей части протяжки, больший запас на переточку зубьев и наименьшее число зубьев.