ДЕФОРМИРУЮЩЕ-РЕЖУЩАЯ ПРОТЯЖКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ

 

Амбросимов С.К., Крюков О.Н. (ЛГТУ, г. Липецк, РФ)

 

Cutting-deforming broach tool based on the successive or combined actions of cutting-deforming elements mounted on the broaching device. Cutting-deforming broach is particularly effective when machining viscous plasticity materials when traditional methods give no demanded results in the quality.

 

Использование для обработки отверстий деформирующе-режущих протяжек позволило совместить точность режущего способа воздействия с качеством поверхностного слоя и производительностью процесса деформирования.

Важнейшими факторами, определяющими длину протяжки, а следовательно эффективность процесса протягивания в целом, являются величина общего припуска 2А и соотношение между припуском на деформирование 2А_д и резание 2а. Припуск на деформирование устраняется меньшим числом деформирующих зубьев, чем на резание [1].

Поэтому при разработке новых более эффективных конструкций деформирующе-режущих протяжек важным является совмещение зон резания и деформирования, обеспечение оптимальных припусков на резание и деформирование, а также упрощение конструкций протяжек.

При обработке отверстий деформирующе-режущим протягиванием с совмещением зоны деформирования и резания [2] инструментом, деформирующе-режущие элементы которого расположены в шахматном порядке, после каждого цикла деформирования на обрабатываемой поверхности образуются выступы.

Основным недостатком является сложность изготовления протяжки, поскольку деформирующе-режущие элементы выполняются сборными и необходимо обеспечить высокую точность изготовления режущих и деформирующих зубьев по ширине.

Более целесообразно изготавливать деформирующе-режущие элементы цельными. Протяжка, содержащая цельные деформирующе-режущие элементы 1, смонтированные на оправке 2, изображена на рис. 1. На рабочей поверхности деформирующе-режущих элементов выполнены канавки 3, ширина b которых равна ширине выступов 4. Канавки выполнены под углом γ₁ к оси протяжки в плоскости поперечного сечения деформирующе-режущего элемента, причем угол γ₁ выполнен положительным с левой стороны переднего торца каждого элемента при правом расположении канавок и, наоборот, положительным с правой стороны переднего торца элемента при левом расположении канавок. Кроме того, канавки выполнены под углом ω (рис. 1, рис. 2) к оси протяжки.

Во время рабочего хода первый элемент входит в отверстие заборной частью в точке А (рис. 2) и начинает пластически увеличивать диаметр отверстия в зоне выступов 4 (рис. 1) деформирующе-режущго элемента и в меньшей степени в зоне канавок 3, за счет чего на поверхности отверстия образуются выступы, испытывающие окружные растягивающие напряжения. Но поскольку левая боковая поверхность канавки при правом их расположении на элементе встает на пути движения образующегося на поверхности отверстия выступа последний начинает срезаться. При этом резание осуществляется в зоне растяжения, что способствует снижению сил резания, так как предварительное растяжение способствует накоплению степени разрушения в срезаемом слое, а также увеличивает показатель напряженного состояния в зоне резания.

 

      

Рисунок 1- Деформирующе-режущая протяжка

 

Рисунок 2- Развертка рабочей поверхности деформирующе-режущего элемента

Процесс срезания стружки начинается в точке А, то есть в зоне образования выступа на обрабатываемой поверхности, и по мере продвижения деформирующе-режущего элемента ширина стружки увеличивается. При этом увеличивается и толщина срезаемого слоя а, максимальная величина а_MAX которого равна максимальной высоте Н_MAX образующихся выступов.

При дальнейшем движении протяжки материальная точка С заготовки входит в зону обработки последней в точке D режущей кромки, пройдя путь, равный 2l. При этом материальная точка С испытывает максимальную степень деформации, так как она пройдет максимальный отрезок CF по заборному конусу элемента, то есть в этих точках высота образованного выступа равна нулю. Таким образом, в точке D режущей кромки процесс резания не происходит, поэтому ширина стружки, продолжая увеличиваться, достигает величины AD, а толщина стружки уменьшается до нуля. То есть при перемещении деформирующе-режущего элемента на величину 2l процесс стабилизируется, ширина стружки равна 2l до выхода элемента из отверстия. При выходе из отверстия ширина стружки изменится в обратном порядке, уменьшаясь до нуля. Соответственно, сила резания и деформирования при входе элемента в зону резания и выходе из нее изменяется не скачкообразно, а постепенно, что значительно снижает вибрации и, как следствие, волнистость обработанной поверхности. Выполнение канавок под углом ω к вектору главного движения значительно снижает силы резания, так как увеличивается кинематический передний угол γ_К, а процесс резания становится косоугольным. Максимальная толщина BG=а_MAX находится в средней части срезаемого слоя.

При угловом смещении предыдущего элемента относительно следующего за счет совмещения по оси точки В предыдущего элемента с точкой А₁ следующего, достигается равномерное удаление припуска по окружности отверстия.

Таким образом, протяжка эффективно увеличивает отверстие за счет пластической деформации отверстия участками заборного конуса, а также обеспечивает срезание механически упрочненного поверхностного слоя, что приводит к уменьшению длины протяжки и повышению качества обработанной поверхности.

 

Библиографический список

 

1.  Амбросимов С.К. Влияние режимов деформирования на величину срезаемого припуска при деформирующе-режущем протягивании / С.К. Амбросимов, О.Н. Крюков // Прогрессивные технологии и оборудование в машиностроении и металлургии: Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 40-летию кафедры «Технологии машиностроения». Часть 1 / Под ред. А.М. Козлова.– Липецк: ЛГТУ, 2002.–164 с.

2.  А. с. 1488183 СССР. Способ деформирующе-режущей обработки и деформирующе-режущая протяжка для его осуществления. Амбросимов С.К. / С.К. Амбросимов. – Липецкий политехнический институт. – №4229874/31-27; Заявл. 13.04.87; Опубл. 23.06.89., Бюл. №23.