Способ деформирующе-режущей обработки и деформирующе- режущая протяжка для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке поверхностей деталей машин методом деформирующе-режущего протягивания и может быть использовано для чистовой и получистовой обработки внутренних и наружных цилиндрических поверхностей. Цель изобретения - повышение стойкости инструмента путем снижения усилий резания. При обработке предварительно упрочненный поверхностный слой в зоне резания упругопластически растягивают в направлении, перпендикулярном направлению резания и параллельном плоскости резания. Режущие зубья помещают в зону упругопластического растяжения, создаваемого деформирующими зубьями. Одновременно режущим и деформирующим зубьям сообщают главное движение. Дополнительно сообщают равные подачи на резание и деформирование. Деформирующие зубья выполняют с диаметральным превышением над режущими, а боковые противоположно-расположенные поверхности двух соседних зубьев выполняют параллельными. За счет этого снижаются усилия резания на 30-35%. 2 с.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 24 В 39/02 В 23 D 43/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4229874/31-27 (22) 13. 04. 87 (46) 23,06.89. Бюл. Р 23 (71) Липецкий политехнический институт (72) С.К, Амбросимов (53) 621,923.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1146149, кл, В 23 D 43 /02, 1984. (54) СПОСОБ ДЕФОРМИРУ10ПЕ-РЕЖУЩЕЙ

ОБРАБОТКИ И ДЕФОРМИРУ10111Е-РЕЖУЩАЯ

ПРОТЯЖКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к обработке поверхностей деталей мешин методом деформирующе-режущего протягивания и м,б. использовано. для чистовой и получистовой обработки внутренних и наружных цилиндрических поверхностей, Цель изобретения — повьппение стойкости инструмента путем снижения

Изобретение относится к обработке металлов давлением и резанием и может быть использовано для чистовой и получистовой обработки внутренних и наружных цилиндрических поверхностей, например при протягивании отверстий, Целью изобретения является повьппение стойкости инструмента путем снижения усилий резания, На фиг,1 изображена деформирующережущая протяжка; на фиг.2 — разрез

А-А на фиг. 1; на фиг,3 — схема резания и деформирования после первого и второго переходов; на фиг.4 — схема сил, действующих при прохождении деформирующего элемента.

„„SU„„1488183 А1

2 усилий резания. При обработке предварительно упрочненный поверхностный слой в зоне резания упругопластически растягивают в направлении, перпендикулярном направлению резания и параллельном плоскости резания, Режущие зубья помещают в зону упругопластического растяжения,, создаваемого деформирующими зубьями, Одновременно режущим и деформирующим зубьям сообщают главное движение. Дополнительно сообщают равные подачи на резание и деформирование. Деформирующие зубья выполняют с диаметральным превышением над режущими, а боковые противоположно расположенные поверхности двух соседних зубьев выполняют параллельными. За счет этого снижаются усилия резания на 30-35Х. 2 с,п, ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Протяжка для осуществления способа (фиг.1 и 2) содержит деформирующережущие элементы 1, расположенные с угловым смещением один относительно другого так, что за деформирующим зубом 2 предыдущего (по ходу протяжки) элемента расположен режущий зуб 3 последующего элемента, и наоборот, за режущим зубом 3 расположен деформирующий. Деформирующие 2 и режущие 3 зубья на каждом элементе, представляющем собой кольцо, чередуются с равным угловым нагом. Главные режущие кромки Б режущих зубьев, располагают в плоскости, перпендикулярной оси протяжки и проходящей через линии В, образованные поверхностями

1488183

1 =,1 5...1 8)

2tg (4) где ot- угол заборного конуса деформирующего зуба.

Способ осуществляется следующим образом.

Деформирующие зубья при первом переходе после прохождения через гладкое цилиндрическое отверстие диаметром Й, (AHI „3) продавливают пазы глубинс1й 8 и диаметром с1 . Одновременно участок поверхности между деформирующими зубьями оттесняется за заборных конусов и цилиндрических ленточек деформирующих зубьев.

Боковые противоположно расположенные поверхности Г двух соседних деформирующих зубьев выполнены парал5 лельными.

Деформирующие зубья на za oM элементе выполнены с диаметральным превьппением над режущими зубьями, определяемым по формуле

d n=dрь=" 2d арг+H (1) где I „— диаметр и-го деформирующережущего элемента rio деформирующим зубьям;

Й р„ — диаметр и-го деформирующережущего элемента по режущим зубьям; — натяг на деформирующие зубья; с — пластическая деформация в зоне расположения деформирующего зуба при прохождении деформирующего элемента с натягом 1 через 25 гладкое цилиндрическое отверстие; а — толщина срезаемого слоя начиная с второго деформирующе-режущего элемента;

Н вЂ” высота образованного высту30 па после прохождения деформирующего зуба с натягом i через гладкое цилиндрическое отверстие.

Диаметры по деформирующим и по 35 режущим зубьям определяют по следующим формулам:

d ï=d,+1.+(28+а; — Н) (n-1), (2)

d рп=й о+(28+ар.1-Й) и, (3) где d о — первоначальный диаметр от- 40 верстия;

n — номер деформирующе-режущего элемента по ходу протяжки.

Длину заборного конуса деформирующего зуба определяют по формуле счет неразрывности деформации по стенке втулки до диаметра Й, и на поверхности отверстия образуются продольные выступы высотой Н, Но поскольку между деформирующими зубьями расположен режущий зуб, то часть этого выступа, толщиной а „ при первом переходе.и толщиной а р при всех последующих срезается, образуя диаметр d . При следующем переходе деформирующий зуб располагают в зоне срезанного выступа, а режущий — в зоне впадины. Теперь деформирующий зуб увеличивает диаметр dд до d <,, 2-го перехода, а режущий увеличивает диаметр и до da(a> 2-го перехода и т.д.

Деформирующие зубья каждого .элемента механически упрочняют поверхностный слой, который срезается следующим за ним режущим зубом элемента. Кроме того, деформирующие зубья при прохождении через отверстие образуют выступ высотой Н и упругопластически растягивают поверхностный слой этого выступа в зоне резания, т.е, в. зоне соседних режущих зубьев, размещенных на одном деформирующем элементе.

Одноосное растягивающее нормальное напряжение в поверхностном слое возникает от действия растягивающих составляющих У g (фиг.4) внешних сил

F, возникающих от действия деформируюших зубьев, а также от действия изгибающих моментов, создаваемых поперечными силами Fq, Таким образом в процессе срезания предварительно механически упрочненный поверхностный слой упругопластически растягивается, что значительно (в 1,4...1,5) раза снижает силы резания. Поскольку меха-. нически упрочненный слой получает некоторую степень разрушения, а также за счет упруго-пластического растяжения зоны резания в слое увеличивается показатель напряженного состояния, что ведет к более легкому его разрушению (резанию).

Такое более легкое разрушение резанием происходит везде, где режущие зубья располагают между деформирующими. Однако уменьшение силы резания возникает при резании слоя определенной толщины (табл.1) а =(0,35 ...0,65)Н при оптимальных экспериментально установленных натягах

=0,40...0,64 мм для сталей конструк1488183

Натяг, Высота Значения у, кН/мм, при толщине мм выступа срезанного слоя

0,3 Н 0,4 Н 0,6 Y 0,6 Н 0,7 H

055 О 100 234 2 12 2 13 220 2 31

065 0,121 238 203 200 208 224

Таблица2

) T1) 1= (1 5...1 8)

2tgd цнонных, углеродистых и легированных при отношении диаметров втулок D/do=

=1,3...2,2, где D — наружный диаметр втулки.

Натяг, Значения, кН/мм, при толмм щине срезанного слоя, мм

0,03 0,04 0 05 0,06 0,07

ОООО Зе13 3 07 2ю95 2е88 2в80 с

На основании приведенной схемы резания (фиг.3) подачи на п-м переходе на резание и деформирование определяются следующими выражениями:

Э .1 — соя ип

S = (сР- Н+а ) (— -- — — -) +

М P 2

1+co st п

+(д +а -а ) (— — — — ) Р " 2 (5) 1 + созТ п

S = (l-Í+à ) (— —.— — — ) + рп 2

1-cos Pin

++(d ++aр -a „) (— — — -) ° (6)

При условии постоянства режимов при резании и деформировании на каждом переходе, а также обеспечения максимального снижения силы резания, т,е, S>Ä =Ы „-const; а -const;i-const, и на основании выражений (5) и (6) получим а р„=. О, 5 (а р.,+ Н) . (7)

Тогда выражения (5) и (6) примут вид

S»=SP„=&0,5a -0,5Н. (8)

На основании принятых условий и формул (7) и (8) получим выражения (2) и (3) для определения диаметров деформирующе-режущих элементов.Пластическую деформацию по дну впадины О и высоту выступа Н, входящие в состав формул, определяют экспериментально путем замеров после пробного прохода элемента с деформирующими

В табл.1 и 2 даны значения удельной осевой составляющей силы резания р в зависимости от толщины среднего слоя а< для стали 45 .при D/d>=1 б.

Таблица 1 зубьями или по эмпирической зависимости, удовлетворяющей приведенными выше условиям и ограничениям:

20 д . 9 -о35

d =0,047+C2,62 10 i(— )

<1о

44>< -и П - . 35

-1,45 10 ) — 1,9 .10 (— ) 6

D cc S

Н=0,103+(5,02 -10 i(— )

30 где — предел текучести обрабатываемого материала.

Боковые противолежащие поверхности соседних деформирующих зубьев выполЗ5 няют параллельными с минимально воз(можной длиной заборного конуса в направлении оси инструмента для обеспечения незаклинивания стружки между боковыми поверхностями соседних де40 формирующих зубьев, т,е, для уменьшения силы резания минимально возможную длину заборного конуса определяют из условия гарантированного вхождения поверхностей заборных конусов

4S в контакт с поверхностью обрабатываемого отверстия, 1

S0 где 1,5...1,8 — коэффициент вависящий от величины отклонения формы и размеров обрабатываемой поверхности;

55 (— угол заборного конуса деформирующих зубьев, Указанные признаки направлены на снижение усилий при срезании поверхностного слоя, что в конечном счете

1488183 повышает производительность труда и стойкость инструмента, Повышение производительности процесса обеспечивается за счет повышения.стоикости инструмента в резуль5 тате снижения силы резания путем сокращения числа переточек и, кроме того, за счет уменьшения длины инструмента путем увеличения подачи на каждый деформирующе-режущий элемент и удаления припуска кольцевой формы одним элементом, Пример. При обработке деталей из стали 45 с диаметром отверстия 30 мм и наружным диаметром 48 мм в качестве инструмента используют прошивку, состоящую из деформирующережущих элементов, причем деформируюWe и режущие зубья на каждом элементе чередуются так, чтобы длина режу20 щей кромки была равна длине цилиндрической ленточки, причем за каждым режущим элементом расположен деформирующий, и наоборот. Радиальный натяг на каждом переходе (на деформирующие зубья каждого деформирующережущего элемента) 0,5 мм, Толщина срезаемого слоя каждым режущим зубом начиная с второго а р =0,5H=O 45 мм.

Толщина, срезаемая первым режущим зубом, составляет 0,077 мм. Подача на режущие и деформирующие зубья на каждом переходе 0,145 мм. Подача на деформирование превышает подачу на резание внутри одного перехода на 35

0,105 мм.

Диаметры по режущим зубьям первого, второго и третьего деформирующе-режущих элементов соответственно 30, 290, 30,580 и 30,8/О мм. Диаметры по дефор-40 мирующим зубьям первого, второго и третьего деформирующе-режущих элементов соответственно 30,500; 30,790 и 31,080 мм.

При угле заборного конуса 8 дли- 45 на боковой поверхности деформирующего зуба до режущей кромки со стороны заборного конуса составит 2,7 мм. В качестве смазки применяется сульфофрезол, Скорость натягивания состав- 50 ляет 6 ° ..8 м/мин, Производительность труда увеличивается в 1,7 раза за счет сокращения длины инструмента и оптимизации режимов обработки, 55

Лабораторные исследования, проведенные на сталях различных марок, показали, что применение способа снижает усилие при резании на 30......35X (табл.1). Стойкость режущих элементов при этом увеличивается в 1,5-1,8 раза в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала.

Формула изобретения

1. Способ деформирующе-режущей обработки, при,котором инструменту сообщают главное движение и осуществляют многопереходную обработку, включающую предварительную пластическую деформацию поверхностного слоя деформирующим элементом и последующие упругопластическпе растяжение и резание режущими зубьями, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента за счет снижения усилий резания, деформирующим и режущим зубьям на каждом переходе сообщают равные подачи на резание и деформирование, определяемые из выражения

Б „=Б „= +0,5а -0,5Н, где Ь „ - подача на п-м переходе на деформирующие зубья;

S, — подача на и-м переходе на режущие зубья; д — пластическая деформация в зоне расположения деформирующего элемента при его прохождении через гладкое цилиндрическое отверстие; а — толщина срезаемого слоя начиная с второго перехода;

Н вЂ” высота оборудованного выступа, при этом внутри данного перехода деформирование осуществляют с равными глубинами, причем деформирование осуществляют с подачей, превышающей подачу резания на величину разности между половиной натяга на деформирующий элемент и подачей на переход, ° а толщину срезаемого слоя определяют по формуле а „= (0,35-0,65) Н, 2. Деформирующе-режущая протяжка, содержащая корпус и деформирующережущие элементы с чередующимися по периметру с равным угловым шагом деформирующими и режущими зубьями, отличающаяся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента за счет снижения усилий, диаметр деформирующих зубьев выполнен больше диаметра режущих зубьев для одного деформирующе-ре ущего эле1460183 деформируищих зубьев выполнены параллельными между собой. мента, а боковые оппозитно расположенные поверхности двух соседних

Фиг. У

Фиг.Л

Фиг.2

1488183 г.Ф

Составитель С.Чукаева

Редактор В,Петраш Техред M.Ходанич, Корректор M.Пожо

Заказ 3499/18 Тираж 662 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета по изобретениям,и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101