Таблица протяжек: шлицевые, шпоночные, квадратные - усилия и припуски

Таблица 1: Материалы протяжек и их характеристики

Таблица 2: Подъем на зуб для различных типов протяжек

Таблица 3: Усилия протягивания и коэффициенты

Таблица 4: Количество зубьев и их параметры

Таблица 5: Смазочно-охлаждающие жидкости

Таблица 6: Точность профиля и допуски

Оглавление статьи

• 1. Введение в технологию протягивания
• 2. Классификация протяжек: шлицевые, шпоночные и квадратные
• 3. Расчет подъема на зуб (0,01-0,15 мм)
• 4. Усилия протягивания и их определение
• 5. Количество зубьев и их оптимизация
• 6. Смазочно-охлаждающие жидкости в процессе протягивания
• 7. Точность профиля и контроль качества

1. Введение в технологию протягивания

Протягивание представляет собой высокоэффективный метод механической обработки, обеспечивающий формирование сложных профилей с высокой точностью и производительностью. Данная технология основана на использовании специального многолезвийного инструмента - протяжки, которая за один рабочий ход выполняет черновую, получистовую и чистовую обработку.

Основными преимуществами протягивания являются: высокая производительность благодаря одновременной работе нескольких зубьев, получение точности 7-9 квалитета, отсутствие необходимости в движении подачи, возможность обработки сложных профилей, которые трудно получить другими методами. Протягивание широко применяется в серийном и массовом производстве для обработки шлицевых соединений, шпоночных пазов, многогранных отверстий.

Технические требования к протяжкам устанавливаются в большинстве случаев Техническими условиями (ТУ) предприятий-изготовителей, что обусловлено узкоспециализированным характером данного инструмента. Общие требования к упаковке и маркировке регламентируются ГОСТ 18088-83.

2. Классификация протяжек: шлицевые, шпоночные и квадратные

Протяжки классифицируются по форме обрабатываемой поверхности и конструктивным особенностям. Шлицевые протяжки предназначены для обработки прямобочных и эвольвентных шлицевых соединений. Они обеспечивают высокую точность центрирования и передачи крутящего момента. Количество шлицев обычно варьируется от 6 до 12, при этом модуль шлицев определяет основные размеры протяжки.

Шпоночные протяжки используются для формирования шпоночных пазов различной ширины. Они имеют характерную прямоугольную форму режущей части и обеспечивают точную параллельность боковых стенок паза. Ширина шпоночного паза определяется конструкцией протяжки и может составлять от 2 до 50 мм в зависимости от размера соединения.

Квадратные протяжки применяются для получения квадратных отверстий и обеспечивают равенство всех сторон профиля с высокой точностью. Особенностью их конструкции является равномерное распределение режущих кромок по периметру, что обеспечивает стабильность процесса резания и качество обработанной поверхности.

3. Расчет подъема на зуб (0,01-0,15 мм)

Подъем на зуб является критическим параметром, определяющим производительность и качество протягивания. Величина подъема выбирается в диапазоне 0,01-0,15 мм в зависимости от обрабатываемого материала, типа протяжки и требуемого качества поверхности. Для режущих зубьев подъем составляет 0,05-0,15 мм, для чистовых - 0,02-0,08 мм, для калибрующих - 0,01-0,03 мм.

При расчете подъема на зуб учитываются следующие факторы: механические свойства обрабатываемого материала, жесткость детали, требуемая шероховатость поверхности, мощность протяжного станка. Слишком малый подъем (менее 0,01 мм) приводит к затруднению процесса резания и повышенному износу инструмента, а чрезмерно большой подъем вызывает вибрации и ухудшение качества поверхности.

Оптимальное распределение припуска между группами зубьев: черновые зубья снимают 60-70% общего припуска, получистовые - 20-25%, чистовые - 10-15%. Такое распределение обеспечивает равномерную нагрузку на инструмент и стабильность процесса обработки.

4. Усилия протягивания и их определение

Усилие протягивания рассчитывается по формуле P = Cp × b × n × Sz^x × Kп, где Cp - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, b - длина режущего лезвия, n - количество одновременно работающих зубьев, Sz - подъем на зуб, x - показатель степени, Kп - поправочные коэффициенты.

Значения коэффициента Cp варьируются от 150 для алюминиевых сплавов до 420 для легированных сталей. Показатель степени x обычно составляет 0,80-0,95 в зависимости от материала. Поправочные коэффициенты учитывают влияние переднего угла, состава СОЖ, степени износа зубьев и геометрии протяжки.

Максимальное усилие протягивания ограничивается прочностью протяжки и мощностью станка. Расчет на прочность проводится по минимальному сечению хвостовика или впадине первого зуба. Допускаемое напряжение растяжения для быстрорежущей стали составляет 245-315 МПа.

5. Количество зубьев и их оптимизация

Количество зубьев протяжки определяется величиной снимаемого припуска, подъемом на зуб и конструктивными ограничениями. Общее количество режущих зубьев рассчитывается как отношение припуска к подъему на зуб плюс переходные зубья. Количество калибрующих зубьев выбирается в зависимости от требуемой точности: для IT7 - 6-8 зубьев, для IT8-IT9 - 4-6 зубьев.

Шаг зубьев выбирается из условия размещения стружки и обеспечения жесткости зубьев. Минимальный шаг определяется размерами стружечной канавки, максимальный - допустимым прогибом зубьев под нагрузкой. Для внутренних протяжек шаг составляет 1,25-1,5 диаметра калибрующих зубьев.

Стружкоразделительные канавки выполняются на режущих зубьях для улучшения процесса стружкообразования. Их количество определяется шириной режущей кромки из расчета одна канавка на 8-12 мм ширины. Глубина канавок составляет 0,3-0,5 мм, ширина - 1-2 мм.

6. Смазочно-охлаждающие жидкости в процессе протягивания

Применение СОЖ при протягивании является обязательным для обеспечения качества обработки и стойкости инструмента. Смазочно-охлаждающие жидкости выполняют функции охлаждения зоны резания, смазки контактных поверхностей, удаления стружки и защиты от коррозии. Выбор типа СОЖ зависит от обрабатываемого материала, скорости резания и требований к качеству поверхности.

Для быстрорежущих протяжек рекомендуются масляные СОЖ или эмульсии с концентрацией 5-15%. При обработке алюминиевых сплавов эффективны синтетические СОЖ с концентрацией 3-8%. Для твердосплавных протяжек при высоких скоростях резания применяются полусинтетические СОЖ с улучшенными охлаждающими свойствами.

Подача СОЖ осуществляется под давлением 0,3-0,8 МПа с расходом 8-15 л/мин на один протяжной станок. Важно обеспечить равномерное распределение жидкости по всей длине режущей части протяжки. Температура СОЖ должна поддерживаться в пределах 20-30°C для обеспечения оптимальных смазывающих свойств.

7. Точность профиля и контроль качества

Протягивание обеспечивает высокую точность профиля благодаря жесткой кинематической связи между инструментом и деталью. Точность формы определяется качеством изготовления протяжки, жесткостью технологической системы и стабильностью процесса резания. Отклонения от прямолинейности не превышают 0,01 мм на 100 мм длины, отклонения от параллельности - 0,005-0,01 мм.

Контроль точности профиля осуществляется измерением линейных размеров, углов, шероховатости поверхности и геометрической формы. Для шлицевых соединений контролируются диаметры центрирования, толщина зубьев, углы профиля. Шпоночные пазы проверяются на ширину, глубину, параллельность боковых стенок и перпендикулярность к оси отверстия.

Шероховатость обработанной поверхности при протягивании составляет Ra 0,32-2,5 мкм в зависимости от режимов обработки и состояния инструмента. Лучшие результаты достигаются при использовании калибрующих зубьев с полированными поверхностями и оптимальной геометрией. Волнистость поверхности минимизируется правильным выбором шага зубьев и стабилизацией процесса резания.