Проектирование метчиков-протяжек
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Общие сведения

 

Метчик-протяжка позволяет нарезать внутреннюю сквозную резьбу любого профиля с любым числом заходов за один проход. Производительность труда при работе этим инструментом в не­сколько раз выше, чем при нарезании резьбы токарным резьбовым резцом.

Основные особенности конструкции:

1) хвостовик расположен перед режущей частью;

2) длинная режущая часть (обычно в несколько раз длиннее резьбы детали);

3) наличие передней и задней направляющих;

4) конструкция хвостовика позволяет фиксировать инструмент в осевом направлении.

Нарезание резьбы метчиком-протяжкой производится чаще всего на обычном токарно-винторезном станке  (рис.2.1).

 


Рис. 2.1. Схема работы метчика-протяжки:

1– заготовка; 2 – метчик-протяжка; 3 – державка; 4 – резцедержатель; 5 – патрон

Обрабатываемую заготовку 1, расточенную по внутреннему диаметру, надевают на хвостовик метчика-протяжки 2. Хвосто­вик вставляют в отверстие державки 3 и закрепляют в резцедержателе  4 станка, например, эксцентриковым зажимом (который показан на схеме) либо клином. Ось отверс­тия державки при  этом совпадает с линией центров  станка. Далее продольным  перемещением  суппортов  метчик-протяжку с надетой на него деталью  вводят между  раскрытыми кулачками патрона 5, и де­таль закрепляют в патроне. Левая часть метчика-протяжки  при этом размещается в отверстии шпинделя станка. Ходовой механизм станка настраивают на шаг нарезаемой резьбы, вводят маточную гайку станка в зацепление  с ходовым винтом, после чего включают  вращение  шпинделя (при нарезании правой резьбы – обратное направление вращения). Вращением заготовки в  сочетании с продольным перемещением метчика-протяжки  обеспечивают нарезание заданной резьбы.

Основной особенностью работы  метчика-протяжки является наличие принудительной подачи с заданным шагом при нарезании. Конструкция метчика-протяжки приведена на рис. 2.2. Рабочую часть можно представить как винт с прорезанными стружечными канавками (обычно винтовыми, с углом наклона w), резьба которого срезана по вершинам по конической  поверхности  с углом конуса на сторону j.  Для образования задних  углов зубья (перья) на всей длине метчика-протяжки  затылованы  по профилю резьбы (т.е. по среднему и внутреннему диаметрам) на величину Кп, а также затылованы  по вершинам  профиля на величину Kв.

Передняя направляющая  часть конструктивно совмещена с хвостовиком протяжки  длиной  l3 диаметром d0. Задняя направляющая  часть длиной l0  выполняется гладкой цилиндрической формы с диаметром d0 , равным диаметру хвостовика.


 

 


Рис. 2.2. Конструкция метчика-протяжки


Такой метчик срезает припуск по генераторной (последова­тельной) схеме (рис.2.3), т.е. каждый зуб метчика-протяжки срезает свой слой толщиной а и шириной bi (равной ширине впадины резьбы).

 

 

 


Рис. 2.3. Схема срезания припуска метчиком-протяжкой

 

Это обеспечивается превышением каждого последующего зуба над предыдущим вследствие наклона режущих кромок  под  углом j к оси метчика-протяжки.

 






Расчет метчика-протяжки

 

Порядок расчета метчика-протяжки следующий.

1. Исходные данные

Необходимо привести все  исходные данные в соответствии с заданием, изобразить профиль резьбы обрабатываемой детали со всеми размерами и предельными отклонениями (прил. 8 и 9).

Для определения номинальных  размеров резьбы и предельных  отклонений следует пользоваться справочными данными.

2. Выбор числа перьев

Для всех размеров метчиков-протяжек, предусмотренных  заданием, можно принимать число перь­ев n = 4, что обеспечивает их достаточную прочность, вместимость стружечных канавок, технологичность конструкции  метчика-протяжки  (простоту контроля размеров резьбы).

3. Определение максимального числа зубьев, одновременно участвующих в работе

Максимальное число зубьев, одновременно участвующих в работе, рассчитывается по формуле

,

где L – длина протягиваемого отверстия, мм; P – шаг нарезаемой резьбы, мм.

Величина Zmax округляется до 0,1.

4. Определение максимальной ширины среза

Максимальная ширина среза bmax  представляет собой максимальную длину режущей  кромки в начале режущей части (рис.2.4).

Так как угол j мал, то bmax » bmax¢ , где bmax¢  – максимальная длина режущей кромки зуба в сечении, параллельном оси метчика-протяжки.

Для трапецеидальной резьбы максимальная ширина среза рассчитывается по формуле

где Р – шаг, измеряемый по среднему диаметру резьбы, мм.

 

 


Рис. 2.4. Профиль нарезаемой резьбы

 

Для метрической резьбы максимальная ширина среза вычисляется по формуле

5. Расчет диаметральных размеров конструктивных элементов метчика-протяжки

1) Диаметр хвостовика и  задней направляющей:

d0 = D1,

(предельное отклонение по f7 (см. рис. 2.2)).

2) Диаметр по вершинам  зубьев в начале режущей части:

dр = D1,

(предельное отклонение по Н10 (см. рис. 2.2)).

3) Диаметр по вершинам зубьев  калибрующей части:

d = D + 0,05 P,

(предельное отклонение по h9 (см. рис. 2.2).

 

Примечание. Следует отметить, что традиционное название «калибрующая часть» не отражает назначения этого элемента метчика-протяжки. На самом деле эта часть с зубьями одинаковой высоты служит запасом на переточку.

 

4) Внутренний диаметр резьбы:

d1=D1 – 0,05 Р.

5) Средний диаметр резьбы:

d2 =D2 + 0,75 D2,

где TD2 – допуск на размер D2, мм.

Верхнее предельное отклонение среднего диаметра резьбы равно нулю, а нижнее предельное отклонение определяется как 0,25TD2, со знаком «минус». Средний диаметр контролируетcя на конце калибрующей час­ти, а на остальной  длине метчика-протяжки  выполняется с обратной конусностью (0,02 ¸ 0,03) мм на длине 100 мм (уменьшается от хвостовика  к задней направляющей).

 

6) Диаметр канавок:

d3  = d0 – 0,5.

6. Определение размеров поперечного сечения метчика-протяжки по стружечным канавкам

Размеры поперечного сечения метчика-протяж­ки по стружечным канавкам (см. рис.2.2) принимаются равными: е = 0,09 d0 (при этом передний угол g = 10°), с = 0,2 d0, r = 0,15 d0. Вычисленные значения е, с, r следует округлить до величин, кратных 0,5 мм.

7. Определение полярного момента сопротивления кручению опасного сечения метчика-протяжки

Опасным является сечение по канавке диаметром d3 между хвостовиком и режущей частью. Полярный момент сопротивления  кручению этого сечения можно вычислить  по приближенной  формуле

где с – расстояние от спинки пера до оси метчика-протяжки, мм.

8. Выбор величины подачи на зуб

Предварительно величину подачи можно принять так же, как для шлицевой протяжки (см. табл. 1.2). Для этого из указанных в таблице интервалов  следует выбрать минимальную величину. В дальнейшем, в случае несоблюдения условий прочности метчика-протяжки, величину а необходимо уменьшить.

9. Определение крутящего момента сил резания

Крутящий момент сил резания рассчитывают по эмпирической формуле

[Н´мм],

где Cp, x, Кg, Ки, Кс выбираются в соответствии с п. 1.1.9.

 

10. Проверка метчика-протяжки на прочность

Проверка метчика протяжки на прочность при кручении осуществляется по условию:              

,

где [tк] – допускаемые касательные напряжения.  При изготовлении  метчика-протяжки из быстрорежущей стали следует принимать [tк]= 210 Н/мм2.                            

При несоблюдении условия прочности нужно повторить расчет  (пп. 8, 9, 10), уменьшив при этом величину подачи а.

11. Определение размеров хвостовика

Длину хвостовика и размеры выкружки на хвостовике (см. рис. 2.2) определяют в соответствии с диаметром хвостовика d0 и длиной резьбы детали L (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Размеры хвостовика, мм

Диаметр хвостовика, d0 Глубина выкружки, g  (предельное отклонение по Н8) Радиус выкружки, R (предельное отклонение по Н8) Длина крепежной части, l4 Длина хвостовика, l3
Св. 20 до 25   d0 – 3

20

35

L + 60

 

Св. 25 до 30   d0 – 3,5
Св. 30 до 35   d0 – 4
Св. 35 до 40   d0 – 5

25

40

 

L + 80

 

Св. 40 до 45   d0 – 6
Св. 45 до 50   d0 – 7
Св. 50 до 55   d0 – 8

30

45

 

L + 100

 

Св. 55 до 60   d0 – 9

 

 

12. Определение угла заборного конуса j

Обычно угол j выполняет­ся не более 1°¸1°30', по­этому в случае метрической резьбы его следует уменьшить до 1°, в случае трапецеидальной  резьбы – до 1° 30' (рис. 2.5).

13. Определение размеров вдоль оси метчика-протяжки

1) Длина режущей части метчика протяжки  (размер для справок):

2) Длина рабочей части метчика-протяжки (размер расчетный, на чертеже не проставляется):

l2 = l1 + (4 ¸ 7) P.

3) Расстояние от торца хвостовика метчика-протяжки до начала стружечных канавок:          

4) Длина задней направляющей метчика-протяжки:

l6 =  (5 ¸ 8)P.

5) Ширина канавок метчика-протяжки:

l7 =  (1,5 ¸ 2)P.

6) Общая длина метчика-протяжки:

l8 = l2  + l5 + l6.

 

 


Рис. 2.5. Определение угла заборного конуса

14. Определение величины затылования

1) Величина затылования по профилю резьбы (по среднему и внутреннему диаметрам) принимается в пределах

Кп = (0,1 ¸ 0,2) мм.

2) Величина затылования по вершинам зубьев

,

где  a – задний угол по вершинам зубьев, град.

Из указанного интервала значений Кв нужно выбрать величину, кратную  0,5 мм.

15. Определение угла наклона витков резьбы

Угол наклона витков резьбы t на среднем диаметре резьбы вычисляется (с точностью до одной секунды) по формуле

.

16. Определение шага и угла подъема винтовых стру­жечных канавок

Для метчика-протяжки нужно принимать w = t, тогда шаг винтовых стружечных канавок Рск будет составлять

Вычисленную величину Рск необходимо округлить до значения, крат­ного 6 мм, после чего уточнить угол w с точностью до одной секунды по формуле

.

На чертеже  угол w указывается как справочный размер, а шаг стружечных канавок Рск – как основной размер (в технических требованиях).

Направление винтовых стружечных канавок выбирается противоположным направлению резьбы.

17. Определение угла профиля резьбы метчика-протяжки

Угол профиля резьбы метчика-протяжки назначается:

· для нарезания трапецеидальной резьбы:

b = 15° ± 2¢,

· для нарезания метрической резьбы:

b = 30° ± 2¢.

18. Назначение предельных отклонений шага резьбы метчика

Предельные отклонения шага резьбы метчика: верхнее предельное отклонение +0,005 мм, нижнее предельное отклонение – минус 0,005 мм.

 



Дата: 2019-02-02, просмотров: 411.