Проверка протяжки на прочность

 

При конструировании протяжки обычно учитывают основную деформацию, возникающую под действием осевой составляющей усилия протягивания, и проверяют прочность протяжки расчетом на разрыв.

Максимальное напряжение σ,  МПа, определяется по формуле

 

,                                       (77)

 

где P_max – максимальное усилие резания при протягивании, Н;

     F_min – минимальная площадь поперечного сечения протяжки, мм²;

    [ s ] – допустимое напряжение в материале протяжки:

– из быстрорежущей стали [ s ] = 350 – 400 МПа;

– из легированной стали (для хвостовиков протяжек  сварной  конструкции) [ s ] = 250 МПа.

 

1.21.1 Определение максимального усилия резания

 

Усилие резания P определяется по формуле

 

,                                     (78)

 

где p – сила резания, приходящаяся на 1 мм длины режущей кромки зуба протяжки, Н/мм, определяется в зависимости от обрабатываемого материала и величины подачи на зуб черновых (p _{черн .}) и чистовых (p _{чист .})  зубьев (таблица А.7, приложение А);

S b – суммарная длина режущих кромок всех зубьев, одновременно участвующих в резании, мм.

Суммарная длина режущих кромок всех зубьев, одновременно участвующих в резании для шлицевой части протяжки для черновых  и чистовых  зубьев  определяется по формулам:

а) для одинарной схемы резания:

 – для черновых шлицевых зубьев

 

;                                  (79)

 

 – для чистовых шлицевых зубьев

 

,                                (80)

 

где n – число шлицев обрабатываемого отверстия;

  z_{i черн .} – число одновременно работающих черновых зубьев, шт. (формула (16));

  z_{i чист .} – число одновременно работающих чистовых зубьев, шт. (формула (17));

б) для групповой схемы резания:

 

.                             (81)

 

Суммарная длина режущих кромок всех зубьев, одновременно участвующих в резании для круглой части протяжки для черновых и чистовых зубьев:

а) для одинарной схемы резания:

1) для 1 и 2 типов протяжек определяется по формуле:    

– для черновых круглых зубьев

                                                ,                                                                                (82)

 

где d _{кр.черн.пос .} – последний диаметр чернового зуба, мм

 

;                (83)

 

– для чистовых круглых зубьев

 

,                       (84)

 

где d _{кр.чист.пос.} – последний  диаметр чистового зуба, мм:

 

;                          (85)

 

2) для 3,4 и 5 типов протяжек определяется по формуле:

– для черновых круглых зубьев

 

;                      (86)

 

 – для чистовых круглых зубьев

 

;                 (87)

 

б) для групповой схемы резания:

1) для 1 и 2 типов протяжек определяется по формуле

 

;               (88)

 

2) для 3,4 и 5 типов протяжек определяется по формуле

 

;             (89)

 

В итоге получится четыре значения усилий резания (Н), рассчитанных по формуле (78)

 

,                              (90)

 

,                             (91)

 

,                               (92)

 

.                               (93)

 

Выбираем из четырех значений усилий резания, рассчитанных по формулам (90 – 93), максимальное усилие протягивания (P_max) и подставляем в формулу (77).

Величина максимального усилия должна удовлетворять условию

 

,                                  (94)

 

где P _ст – тяговое усилие станка, Н (таблица А.8, приложение А), мм.

Выбирается модель станка с тяговым усилием, удовлетворяющим этому условию.

На данном этапе по условиям (75) и (94) окончательно определяется модель протяжного станка.

 

1.21.2 Определение минимальной площади поперечного сечения протяжки:

 

Разрыв протяжки при протягивании происходит по первой стружечной канавке и по хвостовику.

Площадь поперечного сечения   первой стружечной канавки , мм² определяется по формуле

 

.                                       (95)

 

Площадь поперечного сечения   хвостовика , мм² определяется по таблице А.9 (приложение А):

Из полученных значений площади поперечного сечения выбираем минимальное значение площади поперечного сечения (F_min) и подставляем в формулу (77).

 

1.21.3 Мероприятия по выполнению условий по прочности

 

При неудовлетворении условия (77):

1) уменьшают максимальное усилие протягивания (P_max) за счет:

– перехода на больший шаг (t _черн., t _{чист .}) в пределах заданного диапазона, при этом уменьшается число одновременно работающих зубьев (z_{i черн.(чист.)});

– снижения величины подачи на зуб (S_{z черн.}, S_{z чист .}) в пределах заданного диапазона;

2) увеличивают минимальную площадь поперечного сечения (F_min) за счет применения стружечных канавок удлиненной формы, при этом уменьшается глубина канавки (h_o), но не меньше h _{о. min} (h _о. ≥ h _{о. min});

3) увеличивают допустимое напряжение ([ σ ]) в материале хвостовой части протяжки, используя цельную конструкцию протяжки вместо сварной конструкции (если опасное сечение по хвостовой части);

4) изменяют схему резания (одинарную заменяют групповой);

5) увеличивают число зубьев m в секции при групповой схеме резания.

Для уменьшения величины допустимого напряжения в материале протяжки [ σ ] предложенные мероприятия, выполняются либо раздельно, либо одновременно.