Author: Розенберг А.М. Розенберг О.А. Крицкий А.Д. Бусел Ю.Ф.
Tags: формообразование со снятием стружки молоты и прессы разделительные операции без образования стружки, дробление и измельчение, обработка листового материала, изготовление резьбы обработка металлов металлы материаловедение механика деформируемых тел
Year: 1975
АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНСКОЙ ССР
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
ИНСТИТУТ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕ РИАЛОВ
РАСЧЕТ СИЛЫ ПРОТЯГИВАНИ~
ОТВЕРСТИЙ ТВЕРдоспnдВНОй
ДЕФОРМИРУЮЩЕЙ ПРОТЯЖКОЙ
( Научно - техническая информация )
ИЗДАТЕЛЬСТВО • НАУКОВА ДУМКА•
КИЕВ - 1975
УДК 621.9!9
Изложены результаты научно-исследовательских ра
бот.А. :вьm:олнешшх в Институте сверх:твердых материалов
АН .1ССР по изучениJР силы протягивания цилиндриqеских
отверстий 1,вердосплавными деформирук.щими nро•rяж.ками.
• Показано, .как сила протягивания зависит от основних
. факторов
процесса - обрабатываемого металла и его тве:р- •
дости, диаметра отверстия, •rолщинн стеmtи детали, натя
га на деформируццее кольцо, располо~в.ения 1tольца по дли
не 01·веротия и др. Приведены форму.пы д.пя расчета силы
протягивания. Предложен метод значительного о.ниженил
силы nрот.яr·ивания использованием внеконтактно.й -дефор-
, мации детали_.
•
•
•
Авторн
р З!UO'J - 5:!О
М22l (0,1)-?5
А.М,РОЗЕНБЕРГ, О.А.РОЗЕНБЕРГ, А,Д.КРИЦКИЙ,
ю.Ф.БУСЕЛ
Редакция информационных: изданий
@Инсти'l'j'Т сверх·1•nерднх материалов АН YCGP, l~П5 r.
ВВЩI!ЕНИЕ
Прот.lПIКи с твердосплавными д еформирукщими элементами no.nyчaю.r вое
бо.щ,шее распространение при обработке цилиндрических отверстий в дeтaJlffX ,
изготовляемых из разлИЧRЫХ ПJшотичных мe'I.'aJJJ.lOB и сплавов . Эти детали мо•.'
гут быть корnусными или иметь форму втулок и труб . Твердооплавнан ;цефор
мирущця про'I.'Ю\Ка (рис . I) состоит из стальной оправ1ш r , на .которую од е
ты твердосплавJШе деформирукщие кольца 2 и дистанционные втулки 3 ,, С'l'яну
тые шйкой 4. Для протягивания отверстий в корпусных деталюс с M8.JI.ЬIMИ
подходами I( отверстиям 11ротнжки снабжащся: сменным хвостовихщм 5 . ИспоJJ.Ь
зование на протюкках твердосплавных колец вместо стаJiьнщс повысиJiо их
стойкость в сотни раз , по зволило освободиться от возникновения: схва•r.ыва
ния 1шльца с обраба'J.·ы.ваемым метаJШом,расширило возможности применения: в
машиностроении метода пластического деформирования для обработки отверс-
тийLI- v.
•
Рис. I . Твердосплавная: ;цеформирукщая протнжиа.
Если ранее· э1•а операция с.цу11'Ила в основном ДJ1Я осуществления: ма..тщх
пластических деформаций (поверхностных) и цеJIЬю ее было выглаживание по-
верхности отверстия, то · в ;1>астоящее время она успе1uно используется в де
талюс типа втулок и труб при обра6от.ке отверс•rкй до деформации I(}..20%.-
Это приводит к увеличению не только диаметра отверс•rия, но и наружного
диаметра детали, т ,е, при втом происхою!'J: сквозная n.ластичес1щя дефо1"J1vtа-
ция стенок детали.
.
Малые пластические деформации при деформируli:щем протяrива.н;~и nрименя-:
ются и в настояще·е- время в тех слiчаях ; 1югда -необходимо пощ чить в11-
3
сокую •rо чность и чистоту поuерхности обработанного отв ерстия, а таюке ,
при обработке 01'веротий с бесконечной 'l'олщшюй стенки* ,
При крушш х деформациях ооответственн о значительно увеличиваюr на
тяги на 1щждое rtольцо протяжrш . Они составлн т не сотые доли миЛJiиметра,
а 0,2- 0 ,5 мм и в ряде с.nучаев рюшяися I-2,5 мм на одно .кольцо . Естест..;
венно , Ч'l'О при больших деформацша: и с•rоль r,рупных на1·яrах на .кольцо, си
ловая нагрузка на проттr.ке б удет очень большой и може'l' достигать несколь
ких десятков 'l'OJ-rn . Например , при протягивании втулки из ст али 45 с ВнУТ
ренним диаметром 69 мм и толщин ой стенки 8 мм с натягом на I<ольцо 2 , О мм
сил.а на ШJ.щцом отдельном кольце прот.f.Пi\.Еtи составляет !6 т , в. пыи -ВнУ'l'рен
нем диаметре ! 04 мм и толщине стенки I I мм с натягом на кольцо I, О мм -
22 т.
В последние rоды в Институте сверхтвердых материалов .АН УССР разра
б отан ме1•од расчета !!'Вердосnлавных колец деформирукщих про•rя:жек на проч
ност ь f;r::,J . определена их оптимальная форма с точки зрения несущей способ
ности. Это позволило перейти к обработке отверстий методом больщих плас
тических деформаций твердосплавными протmкка'11и в крупных цилиндрах со _
значительной толщиной с~·ен.ки, где наr.рузки на .коJrьцо еще более значите.ль
нне . Та~, , при протягщ,ании отверстия диаметром 150 мм в цилиндре· с отвер- •
СТИеМ диаметром 141,5 ММ ИЗ стали 45 С ТОЛЩИНОЙ C1'0HiGt 28 ММ · О- Н.О/ЛИ.Н8ЛЬ.: __. .
вым натягом на десJ,ормирующий элемент I , 5 мм и использованием в качестве
.омаэки сулыJ;офреэола нагрузка на одно кольцо ооста:вля!3Т_ 92 т .
ff
Рис. 2. Деформирущее кольцо симметрично ,
нагруженной формы.
Деформирук.щими элементами на протяж.ках чаще всего служат кольца,
схрорм.ленные снаружи двумя у_сеченами конУсами (рабочим и обра1•ннм) и ци-
;i Под бесr,онечной тоJIЩИНой стенки понимается такая: тотцина, при · кото
рой ни при каких IiЦТЯГах пластическая: деформация не :выходит на наружный
диаметр де'l'али /J.'ll.
.
.
-
.•
линдричеокой ленточкой меж;пу н~и (рис. 2). Оптимальным я:вляетоя симме
трично нагруженное кольцо, у которого эона нагрузки расположена на равных
удалениях от его торцов /5, 26].
Работа деформирукщими протяжками ведетоя на обыЧНЬIХ протяжных стан
ках или прессах. При проектировании протяжки, а также при вы.боре необхо
димого при•ЯШ}1ого станRа или пресса НУЖНО знать силу протягивания:, кото
рая зависит от многих факторов. Основ~ше иэ них - метаJJл детали, диаме•1•р
отверстия, ТОJШ!ИНа стенок детали, нат.я:г на кольцо, величина деформации,
число одновременно находящихся в работе колец, геоме•rрические параметры
колец, применяеман смазка,
Силу про1·ягиваJ-1ия: наиболее целесообразно было 6ы рассчи.тывать по
аналитичесrшй зависимости, выведенной на основе законов теории пластич
ности с учетом физиrш-механически:Х: свойств металла детали , размеров ее,
формы деформирукщиУ. элементов, степ ени деформации, параметров процеооа.
трения: между дН'J'МЬЮ и деформирукщими элемен~•ами и др. Ряд таких зависи~
мастей разработан 13 основном для потребнос1·ей трубного производства, где
процесс холодной раздачи труб исполъэуе•rся: сравнительно давно. Ниже при
водим э•rи уравнен:м: в поряд~(е юс опуол1шования: :в сJrедУкщ их о6оэнач:ениях:
fl - сила про•rяrивания:, кr; в;.
- предел
~•екучес1rи мe~•aJ!Jla дета.ли, .
кГ/м~t?-; f' ••• fЛOJlVШ, упру:гости мeтaJJJJa деты1и, кГ/мм2; ~ - диаметр от
верстия: до fiJJO'rю:иnaнv,я, мм; ~ - толщина с•rенки детали до протягивания,
мм; l - вею1,,шrа ш1астичет,ой деформации (у:nеличение - диаметра от:верстм),
мм;d-·
натя:г на 1,:олъцо номина.J1ьщ:1й, M'li (увеличение диаметра кольца по
сравнению с предuдуuщм .кольцом или для nepEOl'O кольца по сравнению с диа
метром от:верстv,я до протяrиванl!!Я); ,JL - коэф:fжциен1• треющ ме~,дУ дета.;1ью
и коJJЬцом; о( - полош{rщ угла рабочего 1,онуса rюльца, градус (радиан);
!J - ширина ци.Jшндрической JLeн•roчrш на Rольце, мм;
. . tti - длина дe•ra.JIИ до
протягиванин отверс•rия, мм; !,
-
то же после про•rя:гивания, •мм.
Уравнение Л ,Е,Альшевш<ого [ч}
2.Jib
.
_
, ,-·
·
2J_f. . dQ,-to _{
- do•t'o+t:j
fl-t,!f.11(:;>т(fiu~ +tuJ/_l (l{, +t;;+c/ е
.
(I)
•
C!Jd. + .Ji
!(- (7- .JJ . t9d.)!;gc<.
_:
(J-2coso1).
(3)
5
Уравнение И.И. Каэаrtевича /iQ/
/J•2:i ~~~бт(m-о,5(1+ r:«)c( v~~;U /1-н(t- t;-)]J.
где
n=(t1- t ~ ){с,;{&j1-(1• /;d.) ·;z;;~0 j +
+ du:t0 /t+ 2(d:,t0) {t- t~1}}.
(4)
Уравнение В . Л.Колмогорова [iI]
2. {)25 :. (t+ -/,т,;) f_,, + f!Jot) •.
·
Q%6:. d f
'
0_
и~-
•
т~о 2tga(f-J1igd.)+Z01,:t j1(t-tg2 ot)
Уравнение Ю. Г.ПросI<;.Урякова /1?7
!] • 6 f1/ t+ iy ln f1+: )+ r1, ~: j ff(d,f;; +-t1/}+tJ,28(2f(Jd.+,JL}r.,}
Т/ j 1- t!fd.
•
\'d
О•
•
,
(6)
Здесь r;=Jf.1J/-(3u"e)J,
• JJ,.2=M8 (t1r;,c/f ':Е +IJ,! !, 'lto" do. -2tu)( d,,+2i0 _ 1) -11,;oll .
J
[ бr(rfprt;} f!~•
q,
do
'ff
Уравнение с . И .Борисова_ и В.И .Стрижаrtа DW
( т ! •(_ durfo )m+jf
t;~t,!5flбт т•! 1-\tfo•t;,+c:
+
+4J1~+~;;;(,•;;1fv,) i/4(;:~:E) (t1u~~:)"'Jjr~~ .. t;J•
\..
-
(~)2-,/~)7-ctg~- . ,u{ctJd.ln 4;; + d:•ьs ) ~
_ ( _t(g_ ~to_)2 (_;!.р__ _ IWld.) 7l
\d0;\sш2d.0'
"fl}}•
(8)
S;цесь
d0 ,- ztu
вirr ~ = si/!CX:
do
Уравнение Г. И .Ше.JJ.Ьвинского . [iч]
(9)
где
где ь', с - коэфрициенты, эависящие от механических свойств сб:рабаты
ваемого металла L'Zl}J; в,:"'Р берется по rtривой течения; С ~о , 04 для ста
JJИ 45 . Во всех уравнениях 5т
-
средняя величина предела текучести для
соответствук:щей степени деформации ; ото - начальный предел текучести .
Рассмотрение приведенных уравнений nокаэывает, что хотя все они
относятся к периоду последних 20 лет , но имеют соверше1iно различную струк
туру и по-разному отражаю·r вJiияние одних и тех же фа~tторов процеаоа·
на сиду протягивания, ПоэтомУ , естес•rвенно , возникает сомнениэ в их ~1 оч
ности, Достаточно полной эксперимент а11ьной проверки этих уршmений не
nроиэврдилось ,
В ИНститу•rе сверхтвердых материалов АН УССР, начиная с !964 г. , ис
следовался процесс обработки цидиндрических отверстий •1·вер;цосmmвными де- .
формирукщими протю~щами в деталях их различных nл.аотичных материалов и
сплавов с разными режимами деформирования , При Э'l'ИХ исследова.нияi иэме
ряJJВ.СЬ сила nротягивавия и изучалось влм..ние на . ее веJiичину многочислен
ных факторов процесса протягивания , НакопJJ ещш й 01tсuерименталышй матери
ал позволяет проверить_точность прив еденн ы х вы ще ур авнений и, n случа е
необходимос'l'И,. разработать эмпиричоош~ е 3 8.fJ!И! н,юст:И для их р ао ч и·а в
широких пределах изменения действующих в пр оцессе фак1•оро.в .
Ниже иэлагаюrся ре эулы'аты иос;~ед овашu\ .
ОБОРУДОВЛНИЕ, .tJШАРАТУ.РА, ОБРАБАТUВЛ.И11ЫЕ МАТЕРИА1111
И УСЛОВИЯ: Ш'ОВ]ЩЕНИЯ: ЭКСПЕРИМЕНТОВ
На 011,цу п].)от.ягивания основное ВJIИяни:е должны окаэuвать следукщие фак
торы: фиэ1шо-ме:,::г.ничес1ше характерист1ши обраоатьmаемого материала ,разме
ры детали ( дизметр о~·верстия, толщина стенки, длина); параметры процесса
деформирования (номи.на.пьнuй натяr на кольцо, суммарная пластическая де
формация , скорос'.L'Ь про'l'Яl'ИВЭJ!ИЯ , ~•ехнологичещ,ая смаэка, относи1•ельное
р·асположение ~еформиру'КЩИХ элементов); •геометрические параметры. и форма
деформирукщих элементов (углы рабочего и обра1·ного конусов , ширина цилин-
дрической ленточки) .
•
.
Исследования проводились по конструкционным и углеродистым сталлм
(1.'a6J1. I) , по леr11рованным, :высоколе;ироваН.!шм и нержавекщим с·rаля:ы
(табл . 2) и по цветным металлам и специ.альНЬ1м сnJJВ.Вам (табл , 3) . Всего
было использовано 32 l~ета.лла -- и сплава , Материалы были выбраны с уче•rо м
запросов различны х 01•раслей промышленности . В больш анств е случае в no эт и м
материалам в Институте :веJiиоь исследования по н:онкретiшм задани:я.м пром ыщ...
ленных предприятий .
7
Таблица 1
С1•адъ у глеродис'I'Ш:! качествеш~ая машино с•r·роите льн.ая
Твердость нв но более 1 Механические своиства
'
1\1ар1щ С'l'ЭЛР! С•rаль горя- С1rаль отож- Предвл Предвл Относи- Относи-
чекатаная
женная
проч- теку- тельное тельное
нос·rи чести уд.лине'- сужение
при рас- вт, H.t\0 t;% • ПJIОЩадИ
·rяжении кГ/мм2
попереч-
б.J'
НОГО СВ- --
кГ мм2
чения ~ %
Армко-железо
100
32 19
29
76r
10
137
36-45 22.
32
55
20
156
44-54.26
26
55
35
187
-
56-66 32
21
45
45
229
197
64-76 36
17
40
20Г
197
-
4'8-58 28
25
50
УВ(УВА)
187
62 3?
22
28
Тас5лица2
С•rали Jrегироваrшне, высоколегированные и нержавеющие
Марка стали Термообра-
Твердос'!'Ъ
Механичесю1е сво:nства
ботr,а
кГiNo/12 Jвп кГ/мм2 1 lf, %1 v,; %
12ХН3А
Отжиг
НВ 21'7
100
85
12 55
30:ХГСА
Закалка и
НВ320-341 l10-130 85-95 12
высокий
отпуск
40ХНМА
·То
же
НВ310-331 r10-125 85-95 10 55
30:ХГСНА
Закалка и
HRC 45 - 49,5 160-180 140
945
о·rщ1ск
18Х2Н4ВА~ То же
нв 269
120
105
12 55
38ХМЮА
Отжиг
нв215-225 100
85
14 50
38ХЮ,'IЮА
"
нв215-
Xl8НIOT
11
НВ!60-190 52
20
40 50
lXl8H9T
11
НВ160-190 50
20
45 55
ЭИ643
Sакалн.а и
HRC 46 - 51,5 170-200
отпус1<
ШХ1 5
О•rжиг
}ГВ 207
73
42
•21 46
твм
lГВ 225
8
AR6
ДI6
В93
В95
МЛ5nч
Л62
JlC59-I
Б~,ОЦС 5-3-3
IиО
ВТ9
Ниобий JIЭ-I
Табдица 3
Цветные и слециалъные оплавы и метаЛJШ
Механические свойства
..___,,...
----
бр!й'/мм"' tf'1 % j ~~--
Закалка и исщ,·с-
ст:венное старение 100.- :125 36-39
28
8-П
'Го же
I20.-: .I29
43-4 8
36-37 10-Il
"
"
149-161
:;;,,,18
4.4
6
"
"
I60.- I77 50.-:56
41-'16
5-7
"
"
56-6 3
;,,24
-,II
5
• 60--62
38
14,2
15
26
80-83
40
I4
45
60
15
6
285-388
105
8 18,.22
Методика nроведеюm э~~оп~именtст.
Для проверни пр~r..веденнuх Еыше ур~tsнени.й, nы6011а иs них наиболее точ-
ного или разраб01'!{И НОВОЙ ЗВJЭИОИМООI1 f1 неоdхо;цимо бЫJlО эксnе:римеНТаJ!ЫШМ
путем опре11елить закономорнооти ЕJ1 ИШШ11: на. силу nро1·лr·и:ванил следУl<ЩИХ
ф1щторов: ма1•ериа.11а обра6а•1.•ымемой детаJ1Н и его тех1шчеСJ(ИХ харвл:•.rерис
ти.к ; диаметра от:ве_рс11 ил; •11 0J1щины с~1 еюси ;цo'N!JJИ; номинады1ого натяга на
кольцо; суммарной r1пас~'Ичео1<ой деформации; угла рабочеJ.'о кон.уса кольца;
ширины ЦИJIИНдричесмй .11ен•1·оч1ш коJJьце.; угJщ обратного КОНУСа кольца; рас
поJшженшr ROJteц на пр отJ"Ш!се; мгновенного полож.енм колец в odpada~l'u:вaeмoй
детали; скорости щщ1•Jrги:вания; •rе~шоJ1огичес1<0й смазки.
Изучение нoмeюtJia'l'YP!:I. деталей, которые можно · обрабатш~ать ;цефОIJМИРУ
кщими протялшами в промышленности, позволило ус1•ановить наиболее часто
. приме.шемые
материаJш (1:ao.1.I -3), диаме•rр.ы 01'верстий (6-I50 мм), отно
шение наружного диаметра It диаметру отверст ин де1•али ( I, 05 - 3 и выше),
При обрабо1•ке отвеl)С'l'И:Я: операция. деформирук:щеrо npo'l·яr1mai!ия может
применя1ъся: ДJJЯ получения высо1шх классов чис1•01·ы II точности о6ра6отан
ной поверхнрс•rи, а также в качес1·ве предвари1\ельной черновой операции для
исправленин не1tруглости и повышения точности черной нео6ра6о'l'анной по-
верхности отверс1·ия: заготовки. 1;J первом случае прот.f!ЖКи имеюr номи:наль
JШе натяrи на кольца ll (разность диаметров последукщего и преднду-щего
колец) от О,01 мм до - нескодью1х десятых миллиметра. Во втором - натлги на
ОДНО КОJ!ЬЦО MOI'YT ДОХОДИТЬ ДО 2-3 ММ.
Основное количество эксперименто_в проведено на втуЩ(аХ с диаметрами
отверстий 19; 35; 66; 102,5 и I4I , 5 мм с толщинами стенок З; 7; 10; 14 и·
·2а мм. 1{роме того, В'rУJIКИ из некоторых материалов изготовленн с толщ;иноJ!
сiешш I; (;s·;-· 2; 5- и- 8 мм. -Силы протi.rиванил в толстостенных · дета.irях
. , (с практичес1,и
бесконечной то.лmиной стенки) исследовали на втуJU<аХ с
9
диаметрами отверстий 8; И; 20; 32; 45 мм, Номинальные нат.m•и на itoльi~a
были 0,01; 0,02; 0,03; 0,05; О, I; 0,2; О,б; !,О; I,5; 2,0; 2,5 и З мм.
I{роме того,часть оrш.тов была проведена при на'J'ЯI'аХ О,З и 0,4 мм. Д;шна
:всех втулок состамя:ла не менее двух диаметров 01'верст~.л.
Уrол рабочего .конуса мдец 2о<. иэмеJ-Urлс.а: от 2сх>4° до 2о( =50°, Ши
рина цилиндрич:есrtDЙ ленточю1 J(ОЛОЦ Ь от 0,2 до 5 мм; YI'OJl оора'.i'НОГО ко
нуса МЛ<Щ 01' 2 cf1 ~ 6° до 2«'1 ~ 18° • СRОРОС1'Ь протлrивания: В опытах ПО в;'IИЯ
НИЮ 01tорос•1•и протягивания на CИJJY иэменялв.сь от О, 02 до I5 м/ми:н.
Основные опыты по изучению вд,L'!НИЯ натя:га на ко.11ьцо, диаметра отвер
стия, толщшш стенки, смазrщ, rrолож.еюш .ко;rьца в детали на сищ нротяги
ващ!!Я бми проведены твердоспJiавными 1,ольцами с уrлом а~4 °, ct,•4-5° и
шириной цилиндрической ;1енточшr rro табл. 4,
Таблицв4
Ширина цилшщричесr,ой ,,rенточ.юr
--
Скорость Номиналь- I<онстру~щиошше Леrироваюше и ЦветНЬJе сплавы
rrротяги- ный на.тю и ш1зr,олег1$ован- труддообраба•rы- (ЛI{б,дiб~В9З,
вrмия, на дольцс ные 0'1'али r . 20, ваемые ста.тш и
В95, МЛ5пч и ;др.
м мин
мм
20Х, 35, 45, 40Х СПJ'дВЫ (30Хl1:НА,
и др.
4ОХНМА, 1.хr~·9т,
ниобий и др.
)
.. ..
-·
-
Ле1·а.т1Ь
-
ТО!ШО-. толсто- тонко- TOJ!C~ • o-
тонко- толсто-
стен.нм -стенна.в: стенная стенная: стенная: стенная:
toI
!и_ I
t-.
r
z<з
d, <3'
__ ;_ <g"
а
IJ
'
а'о '
0,02-0,5 до 0,I 0,4:-0,6 О, I-0,3 •
8:t2:8
0,I-0,3 0,3-0,4 0,1-0,2
с:выщо 0,2 U,6-I,U
0,4-0,8
ДО 0,8
0,6-I,5
свыще r I,0-2,5
-
I,0-2,0
-
r-I5
до о r I,0-I,5 О,З.-0 ,5 0,8-I,2 0,3-0,5 0,8-I,0 0,2-0,3
0,2-6,8 I~2
I,0-2,0
I,0-I,5
свыше I,O
2-4
2-3
Такая ширина .1J.енточrш выбиралась ДJJЯ того, чтобы исключить ее вдия
ниэ на сищ про:1.'я:ги:ва.ния и предотвратить схва~'ы:вшrие деформирущего КОJIЬ
ца с обрабатываемым мета.r.лом. Бот,щинс•rво оrштов (ироме опытов по JЗJJYJI
ншo скорос~•и протя:ги:вания) оыдо проведuно на скорос'rи протл.rиванил
2 ,5 м/мин. Кашды.й опыт ДJ!Я больщей точности реэудьтатов повторнлся трое
кратно, Сила измерялась на 0:1.•дельrшх деформиwкщи:х кольцах· и на груrшах
1tолец, одновременно находящихся: в работе.
Протягивание производили на 1•оризонта.11ьно-rrротяжном ста.rше модели
?ffi20 (сила тяги 20 Т J, вер:J.•mщ.01Ьно протяжном й'аJ-Ше модели !,iA?Y~750
(ои\ла 65 Т) и 200-тонном прессе Ш.1М-200. Бо.11ьшинс·.rво оrштов проводили
на rор11эота.11ы10-прот.Fдiшом стrоше ?Б.520, :который оыл оснащен индуктивНЬJм
д,шамоме~·:ром и динамометром на тенэодатчи:ках, :в.кю<r..:енных посJJ<Jдовательно,
10
..
а также устройством дJJя измерения; скорости и пути протяrи:вани.н. Оснаще
ние С'l'!ш1щ двумя динамометрами повыша.по точ:нос'l'Ь иэмереюш cи.Jr . Динамо
метр на •rенэодатчиках быд малоинерциоmшrvJ и позволял фшюирова.ть быс•rро
протекакщие процессы. Пресс ШvU\1-200 (ЮП-200) и веР'ЛШа.Jrъ,10-протшшой •
станок МА7У-750 dшш оснащены спецааJiышми динамометрами на ,rенэодатчи
ках.
Динамометр с шщук•rи:вными да•rчиками
ДJIЛ иэмерения: силы nро~rягиванv.я
Основной частью дина.моме'l•ра лвлнетсл корпус 3 (рщс.3), во вну~'рен
нюю часть которого эалрессова.но ступенчатое ItOJJьцo 5 с наружной реэь6ой
на уступе и внутренним цили1-~дричесr,им отверс•1·ием, в котором закреплен с
/r
,
1
tJ
Рис, Ц. Динамометр с индуr,тивr-щм датчиrюм для иэмерения силы
П])О1'ЯГИВ3НИЯ,
помощью сухарей 8 и гайr<И 4 1щдук'1·ивный датчи.rt 2. Х.ля предотвращения са
моотвинчивания в процессе ра601·ы гайка эастоrторена винтом IO. Шток ин- :
ду1,тющого датчика z упирается в торец регулируемого упора 6, 1tЬторый ;
ввернут в _реэь6овqе о·.гверстие хвос1·овика Б корпуса 3 и закрепл ен кон•rр.,.
гайкой 7. С помощью регулируемого упора 6 индуr,тивннй датчик настраива
ется на "нуль". Регулировка упором 6 п_роизiидится тол.ьrсо в пе риод сбор.;.
I<.и динамометра или смены ИJ-Щукпшного да·1•ч;11щ.
Ди:ш.1моме•r1) хвостовой частью Б мрпуса вверr-~у1• в рабочую 1шрет1,у rо
риэонтмъно:-протя,wого о·rан.ка. С противоположной стороны .в корпус 3
rr
ввернут а ;щ резьбе и закреплена втулка. 1, во внутрь ко:rорой в:зинч,mает
сл 1⁄4Востовиrс па•1•ро}~а для: эаР,реrшеюы: пр01•яжки. Вся система вмес~•е с ка
рет1,ой сI•анка перемещается при про1•ят•и:вании,
Cw1.a, дейс1:ву1ах~ая на протял.1.~у при работе, рас'rя:гивает систему n уп
руго прогибает диафрагму (торцовую С'rенку) А корпуса . При э:rом упор 6
перемещается: относИ!'еJJЬНо де,тч,ша 2 совместно с его подпружиненным штоком ,
и эменяццим И!-!J!,У.1<т:ивнос~•ь .катушех,. Диафрагма перемещается: в пределах уиру
.rих д":~gормаций , Поэтому это перемещение пропорциона.11ъно действущей CИJie,
Сн а фн 1 • С,с);f 8'.!'СЯ ~щn,уr,тивным ;датчv~Ком 2 и записы.вает<щ самописцем, соеди
н.е1-шьнvi •J датч1шом проводами 9 . Датчик в.к.rJJОЧен в мост самописца по дифре
ренциальной с:х:еме, что повышает в .2 раза его чу:вствите.rJ.Ьностr, и исключает
влитше темпера.туры. Прогиб диафрагмы при наибольшей нагруЭitе (20 Т) со- •
с~авшrе•.r О , 08 мм. Жес~·к ость ди11аvюметра 250 Т на I мм. Упругвл система
дос:•rюочно жесткая, ч•rо oпpeдeJJJie'l' безвибрацишщуrо paeio•ry динамометра.
ТарироВRа дш;аr,юметра производил.ась на разрывной матине ГРМ-I сту·
пенча~·uм нагружением· на Чс)1'Uрех диапазонах усилителя самописца с номи
лапьными YOИJ!e!-ПirIMИ 1000, 2000, 5000 и IOOOO раз (Ч1'0 ПOЭBOJI.fie1' исполь
зовать в oшi<rax различные масш•rабы записи на ленте бумаги самописца),·
а 'l'aюre непосредс'l'ве1-mо - на стщте с испол.ъзо:ванием образцоnого динамомет
ра ДОРМ-IО,
Чтобы исюrючи1ъ ~ияние r,олеdани.й налр.1rnенм се1•;1 на по1,аsания: ди
намоме•rра и запись самописца ,перед последним шс.mоu.ается в се•rь ы1ект1юн-
1шй с:таоилиза:гор налрнжения - переменно:rо тока ST =500: Барабан, перемеща-
1,:щ1tй бумажную лен·1•у самописца, ири:водился в движение при рабочем ходе
стruша тросидом, соединенным с рабочей .кареткой станка, ПсэтомУ д.пина
записи саrуюшюца была пропорциональна длине хода .каретю1 сталка,
Тснзоме1•ричес1,ий динамометр
длл измереющ сиJJЫ протягивания:
Применяется: для тех же целей,что и динамометр с индуктивным да•.rчи
r,ом.динамоме1·р (рис,4) сос~'ои1· из r,орпуса 7,рабочих 5 и компенсационных
·1·енэ ода 1•чи;ков 4, в:ол-.-уха З, предохраюrющего да тчи:ки от механических повреж-1
доний и попада.ншr ВJiа.ГИ, 1шнтргайю1 I, пред01ъращак:щей самоо•rвинчиваrrие
.ко11\\1"JШ, 11 упдотннтелыrых кодец 2 и 6, препятствуrсщих попаданию жидк ости
на да1• чv,ди.
Динамоми· р :хвоо•rотш:ом Б соединяется: с раоочей каретной стrоша, а
в передню,о час•1ъ 1,орпуса :ввер•rывае·.сся хвостовю, патрона, в ко•rором за
КI)еПJJНе •rсл прот!IЖ!<а. Сила протя:I'и:ванил, деЙй'вутtщая: на динамометр, ynpy-
x·o растягивает I<OJIЬЦ@yro поверхность А корпуса 7. Де1f1ормацм кош,це:вой
повер)о1оо·r11 фш,сируе1•ся тепsодатчш<ама 5, наклеещшми :вдоль оdразукщей,
уо1i:.лит,аетсs-: усидителем ТА-5 и rюгистрируе~·оя: осциллогрс.1фом H-I 15.
I!аи6ольшая: отнооиты1ыrэ.н деформация: при максимальной наrрузке (20 Т)
О, 00 l. Жес•rкость дИI-та.моми•ра 600 т на I мм: Упругая: система доста-
то,шо i..ес1'ка.11, что опредештет dезви6рациоШJУIО работу д,шаr,юметра.
12
.Рис .4 . Тенэоме1•риче01шй динамометр н горизонтально-протяжному
С'J.'анну для измерения силы протягивания .
Тарировка динамометра производилась аналогично описанному инду-кти:в
ному· дшшмометру с помощью образцового динамометра ДОРМ-IО непосред
ственно на протяжном станке. По сравнению с инду1tтив.н.ым тензометрический
;n,мамометр практически безынерционен. Усилитель вю110'1ен в сеть через ста,
бИJJИэатор переменно1'0 тока SТ:=500.
Тензоме1•рический динамометр
для измерения си1i: при прошивании
Динамометр (рис, 5), применявшийся на станке МА.?У-750 и прессе
ШIМ-200, сос1·оит из 1юрnуса 4, на повер1шос·rь рабочей шейки. А которого
наклеены рабочие 8 и 1tо~шенсационные 5 1•ензода~•чики , Они предохра.няЮI'СЯ:
от ме-ханических повреждений кожухом I, заr,реплен1шм на корпусе винтами 2.
Уплотш1тещ,1ше f11Ю1tладки 3 и 6 предотвращаи 01· попадания СОЖ на датчики,
Динамометр опорной поверхностью В Rорпуса 7, ВШiощ~енного в форме
жесткого 1шльца, ус~rанав.J1ивае1'ся на отол про•1·яжного отаюш или пресса,
О6ра6атываеr,1аЯ де·rаль ИJШ прошИВl,а устанавлrmuется на поверJШОС'l'Ь Б .ко:р
пуса, вШiолненную в виде ж.ес•rко:й плиты, чтобы устранить в.линние неравно
мерной деформации r,ольцевой части А.
Усили.е сжатия, создаваемое прошИВ1,ой, через опорную пли•1•у восприни
мается упругой 1,ольцево.й частью А, дефо_р1,Jация ~юторой фиксируе'l'СЯ
тензода1·чш,ами 8, наклеенными вдоль оdраэущей, ус1шивае~· ся усилителем
'ГА-5 и регистрируется осциллограq.,ом Н-1 I 5.
Датчики наю1еены. попарно в диаметрально противополоJ11Нщс точ:ках и
соедш1ены меж;цу собой параллельно, что ис1,J11mает вдия:ние эксцентрично
приложенной нагруз~ш.
IЗ
2
4
А·
Б
5
'i
,1
р
, 1>.
]) о----------~
к
7
Рис . 5 . Тензометрический динамометр к вертикалъно-ц;:ютяжному станку или прессу ·Д]lЯ измеоения ,
•
•
• силы протягивания.
.,
_
-
·
tn·
.u
б
1
1
:!Р=1.---
;,
-
---
~
,1$
Рис . 6 . Ус тр ойс тво д.ля измерения. пути п еремещения рабочей каретки протяжного ставка и: скорости
llрОТ.ЯГИ.lЗа!:iИЯ •
Наибольшая о•rносительная деформация при .максимальной нагрузке
(200 Т) е- 0,002. Жес ткость динамометра 3990 Т на I мм. Достаточно
жесткая упругая система определяет безвибрационную работу динамометра .
В случае приложения: наrруэ1ш в точке, отстонщей на расстмнии
I00 мм от оси, nоказа.нип прибора измемю'l·ся: лишь на 5 %.
Тарировка динамоме•r•ра производилась с помощью образцового динамомет
,;,а дc~;g..,"Q0 на прессе ИGП-200 .
Ус'l'р ойство длп измерения пу•rи перемещения рабочей каре•ши
nротяжног.о станка и скорос·rи nротягиваю~я
Jдя: точного фиrюированнл изменения сИJ.\Ы протягивания по длине об- ·
:ра6атываемой де·rаJш, что необходимо, например , .1\JlJI иэученlliI краевого эФ
ф е1,та , ,цJо•rя:ж.ной станш, модели 7Б520 был оснащен устройством д;1.я одно
временного измеренv.u1 пути перемещенИfr рабочей r,аре~:ки:, скорости переме
щения: ее и равномерности движения регистриу;укщей бумаги осциJLЛографа.
Необходимость оснащения c1'ai-ma 1· аю1м устройс 'l'ВОМ объя:сня:ется тем,
ч1•0 в момент входа 1шльца во втуJJку из-за переменной наг:рJэrш изменяется:
скорость протягивания, Кроме того, скоро01ъ двюкешL>I регистрирукщей бума
ги в осциллографах НIО5 и HII5 не oci• ae•rcя постоянной :в процессе записи.
Поэтому _б ез оснащенин ста~ша специальНЬIМ устройством невозможно опреде
лить силу и скорос•rь про~·ягивания в каждый заданныи момент nро•rяrива--
ния по длине де1•а;ш ,
Устройство (рис, 6) сои·оит из гребенки s; унреn:ленлой на рабочей
.каретне 8 стщ-ша, Гре.dенка имеет выступы и впадины , шаr .которых равен
5,5 мм (ширина выступа 2,I мм , :впадины 3,4 мм) . Впад,шы заrю;шены до
у-ровня :выст;уnов изоля:ционным м:а1•ериалом (эпоr,си;цной смодой). Токосъемник
4 через изоJJятор 7 эакреплен на кронштейне 3, ко1•орый можно перемещать
.вдоль хода рабочей карет1ш .
]{ронштейн 3 перемещается по направлякщей •rрубе 2 , прикреш1енной r,
.кор~гу-су I стан.ка. Греdеюtа с токооъемнидом устройства и гальванометр ос
цимюграqа rюс:Ледова1·едьно включены в электрическую цеп.ь, состоящую иэ
прецизионного источншtа переменного синусоида.;IЬноrо напря:ж:еюи известной
час~•оты., в .каче.с·rве 1шторого 11опоJ1Ьэуется звуковой генератор ЗГ-16. В Э'l'У
же цепь в1шmен и гальванометр дЛ/f .определения: скорос~:и перемещеющ бу
маги,
Работает устройство сле;д.укщим образом. При движении гребенки 5 вмес
те с кареткой 8 то1,осъеr,шик, оставаясь неподвижным, скоJJьзит по гребенке,
разr.шкая и эамш,;ая: электрическую цепь. В ~.'ечение времени, 1<оrда цепь зам
кнута, .на rа.11ызаноме т р подается: синусоидальное напряжение с частотой f,
1,оторое записывается на регистрИ-.fiУЩей бумаге . · При разсrм~шутой цепи, ROI' -·
да ;напряжение на rаJJЬванометр не подается:, на ней чер·rи•rоя прямая: Лl"JШЯ
(рис, 7, кривая I). Одновременно на Э'l'У же бумагу записъuзаетоя: сила про-
тяг11вшлш (рис. 7, кр»вал 3) и непрерывная ClffiYCOидa с частотой f (рис.?,
16
кривм 2), СJJУжащая длн подсчета числа коле6ани.й за ~рем.я прохоJ1Щенм
токосъемншшм выступов гребенки •
.,
q '---
\
<-...._
с·~
1
-;::т --~
\
-••М -•-
,--
<:....__ __
\
/
<.......__,_
\
~- -"f+-,
1""'--
\
1,/ .
'--
\
-
u<
'
1--,S
-
lc
о\
----;
,;,-
\
'с:;
!се-'
\
тr с~
\
--
1 .,.. с:=·
~<:
'\
---!
__ ,_
"
'
--
.
Е---
-~r~·=г-;::~·
,_~
J>--' -
.__,__
'
1
1,-
1-- +- ,.~
1'. .
~1~
--
<---
f~fJ_
_j~
_2
i
Рис. 7. Схема записи пути и cr,opoc'I'И протягивания,
Длину пути при протяги;вании можно определить по форt\\УЛе
i,=(li! ., . ~:г) п,
(IO)
где ~-iт1;2~S - шаг rреdещш, мl\·. {, -
ширила выступа, мi,1; t,.2
-
ширина
шrадини, мм; " - число шагов гребенки •
. Скорость
рабочей 1,ape:rюr стаrша на :участке пут~ { 1 оrrреде.ляется по
фоμ;~уле
l;7
1' =-,
/1 !j,
(II)
где 7;.1
-
времн прохож;цешш пу•rи !,-, ,
·
JJt=1di,
(!2)
где ti - время: одного периода колебаний синусоиды, ~:i ; n;·
-
число пе
риодов на осциллограмме пра прохождещш ;rокосъемюu{ОМ выступа гребенки,
Время. одного периода .1{0дес5аний синусоиды
1
t. •71
где j - частота 1,олсdаний синусоиды, гц. Тогда
(13)
ПодСТЮ3J!ЯЯ: (13) в ( II), ПОJJУЧаем
z,, I
.
2
V· ~-п-·6·/tГ м/мин,
i/
i
где
f' гц.
(I4)
I7
Неравномерность хода регис'l'рирукщей бумаги определяется по раэлич~шм
•
.
•
.
1
веJJИчинам шага S синусоиды напряжения: на различных участках детали .
ТОЧНООТЬ УРАВНЕНИЙ, ПРFJ;ЛОЖЕННЫХ ДЛН РАСЧЕТА СИJШ ПРОТН1'ИВАI-ШЯ
РАЗJП1ЧНЫМ:И АВТОРАМИ
Пр~ж;це чем приступить к вьшоJJНению трудоемких исследований по , иэу- •
чению влияния всех факторов пр оцесса протягивания на силу протягивания
при обработке различных ма те ри алов, были проведены по одному . материалу : ,
специальные опыты, необходимые для 6ценrU1 ~очности уравнений (I )-(9). 1
'
Сравнени е производилось при различных натягах , у глах рабочего конуса
цольца и толщине стенок детат1 . Так как в большинстне теоретичесЮ'l:Х урав- •
не.ний сила протягивания ll пропорциональна прелелу 'f'е н:учести 6т ; мы .'.
посчитали более целесообразнщ,1 показать влияние указанных вшuе фsкторо:В
не на силу протягивания , · а на отношение } , что пе рв численные зависи- ·
.
r
мости де ла е т более общими , а не относящими ся толь ко к д,анному обрабаты-
ваемому материалу .
2001------+--------4
Q
5
!О
15'
а
•20
•25 О
о
10
d,гpaiJ
(r
.
.
е
Рис. 8. Зависимость отношения rr: от половинu угла рабочег о к онуса
/;
приобработкевтулокизстали45 с 'ci~35мм r =6мм е=I мм· .
.fU ~ 0,07: а- I - Авицур , 2 - М ончешfо, Шель:винс.кий; з '...: Ка за.ке вЙЧ·
Ii - Просrсуряков; 5_- r:o опытам; 6 _; Борисов и Стрижак; 7 - Перлин • 8 -
.,олмогоров; б-1 - опыт ы; 2 - Попо в ; 3 - Лльшевский.
'
1
1.
На рис, 8 - П пр едстамено сравнение отношений f, полученных · в
оrштах, с результатами расчет ов по дриведеюшм выше фор~.лам для случая
протя:гивания: детали из · стали 45 и ис ходного диаме1•рг. протягивае мого от
nе:gстия 35 мм. Деф ормиру1С1Цее протя:гивание производилось рабочим11 элемен
тами из сwшвов ВКI5 и ВIП5М на с.корости от 2 до 5 м/мин, ТоJШtИНа ст енки
детали равна 6 мм, деформация (увеличение) отверстия в одном случае не- ·
ООЛf,ШМ (O,I мм), в другом - значительная (I,O мм) . l{роме того, взята .
18
fJA
1()0
100
Рис ,,9, Зависимость
01'НОШения -f , O'i ' ПОЛDВИНЬ!
угла рабочего конуса ot
при обработке вт:у:лоrt из
стали45с tlo=3tJмм,f0•
6ММ, Е~0,IММ,,,,U =
_ 0,07:
I - ABИllyp; 2 - Мон
ченко; 3 - Попа.в; 4
-
по
опытам; 5 - С•rрижак; 6
-
Просr<уряков; 7 - Колмого-
ров,
0/с'т
7f
~о
l5
5
10
/,5 '
20 p(,zpaiJ
Рис. !О, Зависимость отношенwr /,:
от половинц угла рабочего конуса о< при
обра6от~е втулок из стали 45 с d,,=35 ~ .
to • I,5мм, ё.=0,5мм; _μ =0,07:
I - Авицуl); 2 - Шещ,винсний; 3
-
Монченко; 4 - Проскуртtов; 5
-
по опы~у ;
6 - Попов.
_
толпiина сте1-ши I,5 мм и деформация 0,5 мм, I<ак эксперимент, так и расчет
сделаны для случаев работы одного кольца. l{оэффициент 1•рения Jl~О,07,что
было получено в резудь•rате специальных опытов с .использовrоrием в качестве
смазки сульфофрезола, СледУет отмети•1·ь, ч·rо даже . значи1•ельное изменение
ЭТОЙ ВеЛИЧИНЫ несуЩеСТВеННО ВJ!ИНО. На реэулиат расчета ПО формулам,
]{роме пр1шедеюшх выше формул, расче•r был прои<~J>еден также _по урав
нению в. П. Монченrю, мет.од. вывода которого дшi нас не извес~•ен jJ?, IJ}l
r (,(
( d,+2-f .
dt2-f:Ч)( 11)
,7
(l=t,!,; "'тf (2dg •ё).5\/п Od. 0 + ln _p_ -j - -- - /+ ~ +З,OJdf(t{, t-fo +t:)J. (I5)
о
р
'
Рис, 8--II поrщзывают, что разница в реауJ1ьтатах расчетов по разным
формулам очень велюш и для больших значений угла рабочего конуса · кольца
мож.ет дос·1·игать со1·сн и тысяч процентов. Можно на6JЩD,ать соверщенно _про
тивоположное Т\Jчение закономернос~•ей, Так, при -f = 6 мм и s - !,О мм по
формулам Авицура, Монченко, Попова, Шел.ьвинского, J<азакевича, Проскуряк·а,.,.
ва с увеличением угда· рабочего 1сонуса дефо)Noирукщего э.Jl'емет•а сила про
тягивания, про:йдя через минимальное значение при с1. =4-5° , быстро возрас
тает, по формуле Борисова и Стрижа.ка этот poc·r незначительный, а по фор
мулам Перлина, ]{одмогорова и Альшевского с уведичением ot: ·сила протя:гv.:ва
ния не увеличивается, а~ наоборот, существенно уменьшается, Ни одна из
формул не удовдетворя:ет результатам опы•rов. Наиболее близко к оrштной
19
кривой при большой деформации ( е = I ,O мм) расположена. _1tривая , постро
енная !!О уравнению Проскуря.кова (рис. 8, а) , при малой деформации расче·r
по этой формуле дает значенvJЛ сил в 4-5 раз ниже оrlы1:ннх (рис .9) .
'нJО f-; -
---1----+---+t---,'r-i
'
•'
.
i
JOOl-----1 - - -+-+- - -,,,,,, _ _ _,, _,,'-I
200 ~ ---+---.'->"=т-+-А-----,
1
!ti)O !
1)
s
10
Рис . I I . Зави симо.Qть. отношения
от толщины стенки t j- при обработке
втулокизстали45с' · t1g" 35мм
сщIмм. _μ ~О07и,i=40:
'
I .;, Авицур ; •2 - Проскуря.ков;
3 - Мончею,о; 4 - по 01IЫтам; 5- Пер
лин; 6 - .АJrьшево1tий;?
-
Колмогоров.
На рис . 12 приведен экспериментально полу-qенl!Ь!й график влияния: п~
ловИiш угшз. рабочего конуса на с илу протяrиваюнr при различных пластич_е
с ких деформацкюс от 0 , 05 до I,O мм , иэ которог о видно, что с умеш,щением
деформацю~ ВJrинние угла ста.нови·rся менее существенным и при деформациях
О, 05 - О ; I мм им можно прене о1j е.гать. Существуrс,r . оптимальные углы рабо
чего конуса , при которых с ила протпгива.ния: имеет наr1меньщее значение .
Это угJш о{ .:.4о . Они более четrtо проявляются при больших деформациях и
не заметны при малых. Сравнение рис . 9 и II показшзает, что уравнения
Авицура , Монченко и Попова неправильно отража:юr влияние угла рабочего ко-.
нуса на силу протягиванив: при малых деформациях. Влияние угла рабочего
конус_а зависит также от толщины стенки дета.1ш . Оно снижается: с уменьшена-
ем толщины стенки .
Теоретические зависш~ости неправильно учитываюr ВJШЛНИе угJ(а рабо
Че!'о конуса rtольца на силу про~•я:rивания при различных то;rщи.нах стенки .
Это подтверждается рис , IO, на ко·rором даны реэульта'!'Ы опытов, а также
расчетов по приведенным выше уравнениям , для втулки с малой толщиной стен
.ки . Также не точно эти уравнения учитывают ВJП,L!lliИe с•rенки детали на с;щу
протягивания (рис •. II), диаметра отверстия: и величины деформации.
Таким образом, из излоЖенно!'n выше оле,цует , что ни одна иэ существу:..
кщих .формул, выведенных- на оqнове законов теории п;щст;~чности, не. дает
удоf!Летворительноrо соответствия с результатами экспериментального опре
деления оИJш протягивания. Это - следствие большой с:тiожности процесса ··,це
формации при протягивании, трудности учета всех деис•rвукщих факторов при
20
1,
\
1
(
\
1
1
а,кг
эооо
7000
.;ооо
JOOO
' t[!QO
о
4
$
12
16
20
24 a,гpt:ril
Рис. !2 . Зависимость СИJJЬ\ протягивания: от половины угла
рабочего конуса при обрабо~•Rе втуJiок из стали 45 с ~ - 35,6 мм,
r0=6мм,
. fL = 0,07 при различных пластич~С!(ИХ деформациях . •
выводе теоретичесrшх уравне11ий и в ряде сJJу-Чаев не_правильного представ
J1ения о схеме деформации , В связи с этим 61:lло про:~,едено большое число
экспериментов (более 10000), 1,оторые позволили разраби~ать эмпирические
• уравнения для расчета силы протягивания , дак:щие доста1•очную для практики
точность ,
ЭМПИРИЧИ::IСW' ЗАВИ:::ИМ ОСТИ
ДШI РАС'ШТА СИЛЫ ПРОТJП'ИIJАНИff
Пред:варит~,льно про:ведеюшми э1tеперимею.'ами установлено , что э~шири
ческое уравнение для расче•г.а СИJШ п1ю1•ягивания , дейст:вуIСЩей на одном де
формирукщем элем~Ji.'!'е (кодь~е), имеет CJJ6jlYIOOtr1й вид :
п l /laCto~j/8 Н;/(f~}m-(~'~)j , ;
(!6)
Здесь f ё. - суммарная деформация: от~ерстм дtrали (увеличение его диамет
ра , мм) после прохода через него " колец; r 6 - то же после проход а
•
f
( п -I) колец; f/B - твердость по БpинeJJJJJO ме~•а;,ша де•.rали до де-Jюрмирования: ;
С - 1шщ.фициент, зависящий от физиr,о-r,юхшшческих характеристJ,Щ метал-
ла детали , угла рабочего I<онуса кольца, ·применяемой смазки ,
•
ЕсJ!И прин:ш:'Ь if=I, то уравнение (!6) позволне1• расс.чита~:'Ь ои.цv протя-.
гивания на 7/-м кольце протяжки,. находящемся в обрабатываемом отверстии ·
в зоне установившейся нагрузки (в достаточном удалении от концов отвер•;
стия) .
2r
В случае, ее.ли в отверстии одновременно находится несколько
кошщ, Ч'I'О, ес1!ественно, увею,чит общую нагруз1,у на протткке или, если
одно единс1'венное 1{ольцо нахо;zщтсл близ1{0 от концов отверстv,л, что умень
шит Gl!JIY протягивания, множитель 1 • учитшJакщий чиодо одновременно на
ходящихся в работе колец и их положение в отверстии, будет принимать зна
чеют /~. :ZI, Ниже будет пш<азаrrо , как определяется величина этого множи-
теля,
•
В соответствии со струю•урой уравнения (!6) необходимо было экспери
мен•1•ы1ыrо определить влvJЯюю .rш сй.лу протягивали.я всех входящих в него·
фак•rоров. Э·ш рабо•rа была во1п0Jшена для: обраоатыrоеr-лых r.1е·rал.лов о ширО-:
ким диапазоном изменения t , d, о, с , IIB и ряда других фа.~<торов про
цесса. протягивания:.
В дальнейшем излщtении 6удЕJм касаться лишь неоольшого числ.а об'ра
ба·rываемых ме1·:эллов, результаты исследования по воом метаJiЛ::ЗМ приведены
в табл. 5.
Пшиние 1•олщшш стенки детали
на силу ПIJOT.fIГIOJaHHf!
Толщина стенки детали в о•гличие от других фаr,торов должна влиять на
силу протягивания: не моно-rонно, I{ та.1tому предrюлажению можно прийти на
основа.нии з.·еоре1· ичеою1х выводов А.Надаи Ll~7, в соо-rветствии с которыми
пластическая деформация плоского 1,ольца из ;щеа.лыrо пластичного материа
ла под вютнием внутреннего равн омерно распределенного давления може•r ох
ватить весь объем кол-ьца от внутреннего до наружного диаме•rра лищь в т·ом
р
сJ1учае, пока отношение-z-~2,963. Если это о·rношею1е будет больше, то
внешняя: час-rь кольца ocт'hire•.roп упруго деформированной, Причем давление
на внутренней поверхности, а та.юке окружные напрщкения не могут превы
шать максимального значения I, 155 бr, где ffr- предел те1<учести при одно,.;,
осном растяжении, Если при деформирущем протя:rивании втулок будут на<уно
даться такие же явления:, то после некоторого критиче01шго отношения -f -.
влияние толщины стенки на силу протягивания дол'Жf!о исчезну1•ь , и дальне~
шее увеличение тотцюш стеюш не дoJJ.J!iНO вызывать возрастания сиЛЬI протя
гивания,
Это быJю проверено экспериментально на ращшх диаме1•рах от.веретий
о изменением отношения наружного диаметра детали к внутреннему. от I ,25 до .
11
5, 75. Приведем ре зультаты проверки для .двух сильщ> рашщщихся: . ме-rаллов
-
алшиниевого оп.лава Al\6 с твердостью ЮЗ !25-135 и закаленной с 01•цуоком
стали 45 с твердостью till ЗIО--ЗЭ5 кГ/МNf'. На рио, tз и I4 показа.по влияние
суммарного riОминадьного натяг.з 'f,ц на накопленвую c·vrдy протягива·н.ия при
разной тол~цtше стенки и разшrчном отношени и нару;шого )i,И.аме1·рн де1·али к
внутренне~. На основшiии Э1' \llX и та.1шх же серий -, опытов для друrи-л усло-
в,щ их проведения построены графики рис. I5,a и 15,6, из которщс шiд.но
влитше о·rношения 1щpyIOioro дИWУiетра к внутреннему на накоплщiн,ую силу
про1•ягива,1ил, • Рис. 15,а, построен в пропорционатIЬных координатах; I5,б ,~
в логар,дJ,мических ~ Д.ля: широкого диапазона дейс•rвущщ:х факторов (два ме-
22
а,т
zo
15
ro
7,5
5
4
J
2
Рис. r з . Зависимос ть на~,оп
ленно й сющ про ·гягихза~rм от сум
марного номнна.пьного натяга ПJ?И
обраби•к е в тул rж нз спJ1ава A!ffi,
Н:В I25-I35 с -d,, ~ З~ мr,1, а~О ,0 5 мм
на скоJ)ос•1• и пр о 1·ю'1шания У':"
О, 5. м/1,1 шr ,с приrлене нv. ом су лr.,lj_',Офре
зола и 01·11ошение,.i ~ наружt,ого
диаметра r< диам е•rру от :верс•r и:я::
I 1• .,с·
"'
!2" З I4'
-
... !1"О; ;:..,
-
•
t_.оj•
-
!;
4 - 1,94; ...i
-:2~:1;6(□)-3,j
7(ьJ-;'3,80;о('iZ)-!3,75.
•
(J,T
15
ro
7,5
5
4
J
2
1,5
-
0,04 0,05 0 ,075 О,!
0,15 0,2
Т.а,нн
Рис, !4, Зав ис имость накоп
ленной силi,r про1•ягиш1Ния от сум
марного помина.11ьн ого на•1·я:га при
Q6 :oa9 ,c1~1<e ВТУЛ)Ж ИЗ С'l'ал и 45,НВ
oID-,1.:,:) с а'0~20мы, а~О,03мм
на скорости v .- 0 , 5 м/мшr,с приме
нени ем СУJlЬфофрез ола и иношеннем
~ наруТfJ1ого диаметrх1 в1•ущш к ди-
аме 1• ру 01•~е!?9ТИ~:
г
I-
~,•;::J;2-IJбo;3-2,0;
4-2,5;5(ц)-3,25;6(1:>)-
4,•1.
.
•
TaлJJa, 'l'РИ диа ме т1д о•rверстил 20, 32 и 4 5 мм, три на1•я:rа на кольцо 0,0!,
0,03 и 0,05 мм , различные суммарные натяги вплоть до 0 , -1 мм) вы.водн А.На.
да.и подтверждюл•ся дм одучаев 06ра601·ки втулок из уп_рочню:щихс:л метал
лов. Из рис. I5, а и 6 • таюrе следУе т , ч1•0 при малых 01•ношениях наруж.ноrо
и ВНУl'реннего ;1щаметр01з 'rолщина стенки сильно влиле ~· на силу про1·я:гива,..
нм. Но, начаная с .!g_ = 2 э1•0 влияние начинает снижаться и пр и дd, 2, 5 ...
а0
~
о
3,0 совсем исчезает, Дмьне йшее увеличение --=3- и ·1•олщины стенки втулки
"О
•
совершенно не вдияет на с илу протяr·ивания и не JШзывае'l' ее увеличения.
N
11>-
,о 1 11 ....%1= □
1 Е?::::4
•1
1
аI fIIv,ч1
1
1-
11
4
z
о
'
2
5
а
4-
5
/j t:
~
15
10
9
8
7
б"
5
4
3
2
~
1,5
_
2
5
J
4 5"67~
Рис. 1·5. Зависимость накопленной силы :Протяги.ван.и.я от отношения наружного щrаметра обрабатывае
мой втулки :к внутреннему _ диаметру при протягивании втулок на v= Оь5 м/мин кольца,,т с 1,=50; Ь=О,2 _ мм
с применением сульфофрезола для: сплава АR6,НВ 125-I35 (кр:ив:ые I-6;_,) и стали 45,НВ 310- ~35 (кривые 7;8):
a-I
-
d0 =2U мм а~О,03 rviМ•Io=0,!2 мм· 2 - а{,=20 w,м a=O,OI w,м .Ео~ 0,2 М,"1; 3 - а'0 =20 мм,а=О,05 мм,
Еа=0.,2мм;~-
~-~
мм, 11= О,..03 ММ, Ia'= 0, f5 мм; 5 -f0 •32 мм., а~ 0.,_05 ММ, 1"11= 0,_2 мм; 6 - do= 45 ММ,- tZ=
=0,РЗ мм, la= О,Iь мм; 7 -ag=2u мм,а=О,03 мм,l"а=О,..Iо мм; 8 ~d0 =;::0 ММ,1, а= 0,u5 мм; Ха= О,_2 мм; 6-I
-
d0 =20 мм; а= 0,03 мм, Ia=0,I2 мм; 2 - а'0=20 мм.,_ a=u,0I мм, Ха= 0.i,2 мм; 6 - da= 20 мм, tl= . u,05 мм, Ха-
,0,2 мr;у• 4 -d0 =32 мм, a=Q,03 мм Ia=0,I5 м1.1; ь -d0 •32 мм; а= u,05 мм Ja=0,2 мм· 6 -
«и=45 мм._
ll. =- о.о~ М!vl,LQ'=0,!5 мм; 7 -do=20 No1'1,tl=0,03 М1v1; Ia=0,!5 мм; 8 ~ 4q=20 мм; а:"'о,6~ мм,..tа=·о,2·мм;
. 9 ~ - d =20 мм; а=О,05 мм, .!а=О,4 Мlv1•
-
•
'-
Таким обра з ом , выводи А . Надаи поJJНостью подтвердились для сJJУЧая дефор...
·миру1сщеrо протягивания втулок из упрочня:кщихся мe1'aJIJJOB •
.В
соответствии с поJJученнuми резулътаi'ШVIИ все детали, подвергаемые
деформирущему протягиванию , можно разделить на две грутшы : с конечной
толщинойстенки (: 0 ~2,5 + 2,9; -f:- ~О,75 + О,95), для которых .сохра
няете.я мияние толщины стенки . -с на qcиJJy протягивания и с бесконечной
,
д
,
~
,
тоJrщиной стенки ( d: ;,,,,2 ,5 + 2 ,9; Уи:.,,,0, 75 + 0,95),. дм которых толщина
с•rенки на CИJJY протягивания не влияет . При дефqрмирув:щем протm.'ивании
отверстий в деталях с конечной толщиной ст·еrши вся стенка · мож.е•r бы,ть при
ведена в состояние nластическоJ:'о течения . При э•rом наиоrnы.й диаметр де
тали ру;цет уве11ичива~•ься по мере возрастания вну1•реннего . При протяrи.ва
нии можно· применять 1срупные натяги на ~сольцо и большие суммарные плаоти
чесние деформации, ноторы~ будут ограничиваться только пластичностью ма
териала детали . При обработке детали с dеснонечной толщиной оте1щи на-
ружный диаметр детали не может получить сr<сль-нибудь существенноl'О уве
личения , так 1croc пластическая деформация не достигае'!' наружного диаметра
цили.ндра. При деформирукщем протягивании отверстий в деталях. с бесконеч - :
}IОЙ толщиной стенюr нет пра~,тического смысла применять 6олъшие натяги на
·кольцо или большие суммарные деформации, так нак при этом метаJJл бУд'е'!'
вытека1•ь на торцы детали и ишсажать ее форУ1У, Поэтому и опыты, реэуш,та
ты 1,оторых представдены на рис, I2-I4, были проведены при малых нат.ю•ах
на кольцо и суммарных, Можно считать, что в этом QJJYЧae целесооdраэно
использовать номинальные натяги на кольцо не более О,0015 ~ }!. суммарный
номинальный натяг не более 0,0! d0 • Номинальным натягом на кольцо назы
вается разность диаметров соседних колец, а для первого 1сольца разность
диаметра ко;rьца и отверс'!'ИЯ до про'!'ЯГИВания, Суммар1шй номинальный на-
тяг раве11 сумме ном,ШаJIЬ!ШХ натягов на всех кольцах, Номина:льнью натяги
не учитывают упругой деформации о•r_.эрстия при протягивании:
Та~шм образом, в с.nучае про•1·ягишшия о·rверс1·ий ,в деталях с бесконеч
ной толщиной стенки в эr.щирическом уравнении (16) ТОJJщина стенки детми
t должна о·г.сутс•rвовать, так шш она не влияе r Hfl силу протягивания, !{ро
ме то1'0, I•ан как применяю•rся толы,о ма,)Ше на'!'яги и пластическая деформа
ция: е в с,лу в11ачи1·ельной упругой деф,ормациц. бу;цет существенно отличать,..
ся от cyrvi•,шpнoro натяга и не всегда известна, Уlщбнее в уравнении· . си.ду
протягиванин Dы1,аэить не в зависимости от величшш пластичесrсой дефор..
мации, а в эав11сш,1оо·rи 01· суммарного номинального натша. При этих усло
виях сиШJ. про'!'Яrивания ДJJЛ де'l1али с бесr,онечной тоJJщиной стешш выра
э.ится следующей завис·имо01ъю:
а~с lio;;!в/(/t!)m_(fa)J
(I7)
Влияние натяга на r,олъцо, суммарного на1·нга и диаметра отверс1•ия
на СилУ про'!'ЯГИВа~rия: при бесконечной т0Jш11щэ стеmш
Взяв у:равнгние (!'?) дJш расчета силы протягивают деталей с бес.ко
нечной тол11щной сте~ши, экспериментмьно определили значения показателей
25
01·епе1н1й у переменнJ:Iх. Из рис. IЗ; 14 и по,цоб.и.ых, построен.РдХ для дру
гих обрабатыnаемuх материалов, бшш определе1-ш показатели пr суммарно
го натяга Еа. Показатель 07.•еnени m можно назвать: по.каэа•rелеы уnрочле
ния, тан шш он ха.рак1·ериэует влияние натяга, а следовательно, ·и дефор
мации на CИJJY, необход~!!МУю для: осущестмения деформапии, он всегда боль
ше едшшцы, что,вероя1•но, яв.шrется результатом упрочнения обрабатывае
мого м0rra.11JШ при его деформировании.
Рио .: 16. За:внснмость на
копленной с11JШ про1•.s:1rива1шн
от д11аметра отверстия при 06-
работrtе отвеР,Стий в дета.nях
с бес.конечной '1.'ОJJЩШ!ой с1·еню1
с применением мао.ла ЛМГ-10
при а~ 0, 03 мм, 'ьГJ~О,2 мм,
v~5 м/мин, й.-5 :
о - СПJJаВ А!{б • х - CПJJ(ill
В9?,., v - сплав В95" д - стt..ль
40ы!МА,q - сталь .;0:ХГСА.
2 ...____._____.._____.._ _
_.______,
• 0,()08 O,Uf
0,02 O,OJ О,tМ- Р,05 a,l'fl'1
Рис. I 7. Зависимость НаI(оnленной
c11JIЪ1 про~·яrивания от номинального на- '
тяга на кольцо при обработке отверстий
'4~20 мм в деталях с бес.конечной тол
щ1шой сте~ши с применен11е1 масла АМГ-IО
npиlu" О,!5 мм, v~ 0,5 м мин,1.-< = 5°:
о - CПJJarJ дl{б; х
-
сплав v93; d -
·О 'l'а.щ, 30:ХГСА.
Из табл. 5 следует, ч•rо лишь в о;n.ном oJJ,YЧae этот nоказатещ, ока-
зался: равным единице. Этот случаи шэ. хараrtТерен,·rак J(/:iJ< эдесь -была приме.:..
иена эФ,рективно э1<ра.нирук:щая смазка и вся сдвиговая деформация бWJa. ло
rtалиэована в слое смаз1<И.
Из рис. !3 и 14 1 видно, что при протяиrоании дета.лей с бесконечной
толщиной стенни при широrtvм изменении толщинu стенки по1,аэатеJ1Ь т для:
да:~ного металла - величина постоянная:. При переходе к конечной тощше
с·rе~ши и дальнейшем ее уменьшении этот показатель имrее1' тендещию 1<
уменьшению.
Показа~·ель степени у диаметра !/ . оnредешиюя из графи.ка рис. Iб
26
()
',
1
у
и подобных дJlЯ других о6ра6а•rываемых металлов, а nоi\азатель степени у
11а•1•.яга ,. ·
иэ рис. !'7 и подооннх ему •
.В
1•аол , 5 даны значения nщ-аэателей степеней и коэqфициен ·rов для
раэличны.х обрабатываемых ме~•а.лло:в для ;деталей с 6еско11ечной тоJJщиной
стешtи в с.цучае применения натяI'о:в на о;zщо кольцо не более 0,05 мм.
Уравнение (!7) поэволя:ет рассчи-r~ть с,щу на одном r<ольце, .на~щz~,я
щемся :в эоне •устано.виn1iюйся нагрузки. Ес.чи одновременно в о6ра6а•rываемой
дета.ли будет находиться i колец. i'O ООЩ\''10 сн.цу протягивания можно опре-
;делить по уравнению
(18)
Это уравнение ;дает точнне :реэу.пътат-а, если все i работаu:щих иолец
6Y]f3'l' расnмааены :в зоне установш,mейсл нагрузки,
ЕсJШ ОАJiО-;два км:ьца будут находиться вблизи :входа в отверс•rие !tлИ
:выхода иэ него, то в с:внзи с тем, что нагруз.ка на деформиру!!ЩИХ колъцах
воэрас'J.•ает при входе пе мгновенно, а на н,:шотором пути 1,9)( 1 тш, , же, иак
при :вы~оде па,-цает на некот ором пути 1,&,к (рис. I8), уравнзние (18) бу
дет давать лесколъко за.вишенные резулътаты. Скорреrtтировать эту сшиб.ку
можно, если учесть веJшчшш L0,,; и L.r61к , которые 6ыди определены Нij!МИ
э1,спориментаз1Ъно по осциллограммам силы протяг ива ния . На рис ,19 и 20
представлены !.6.е и Ld.JII( :в зависимости от сумr,~а1)ного натяга на кольцо
ttапра6ление i}6ш,rенШI UffCЛ1P51мcнmQ
Рис, 1 !8,Осцил.nограмма эа.-- ·
ПИСИ СИJШ протягивания ОДИ.НО'1⁄4
ного кольца череэ отверстие
:В'l'У.llКИ диаметром _32 мм _иэ cn;ia-
вa ДRб,НБ 129, ll- 0,03 мм, Ltt=
=О, 15 М.'4 1 i= 0,5 м/мин.
,
Риа. 19. 3а.Еисимость длrош
входа t tx ( прямая I) и выхода
/, Jt,(.z ( прямая 2) от суммарно
го номинального натяга щщ 06-
работRо отверстий t/0 = 20 мм в
деталях с 6ес1tонечной то;шuшой
стенки иэ стали 45ilill ЗIО--ЗЗБ с
примен_ением сулъrgщрре эо.ла v=
-=О,5м/мин,о< =5 :
_ о.!.х - «=0,ОЭмм;о,Л-а=
-0,Оь мм.
для с.цучаев протяrи:вания отверстий в деталях из стали 45 и атсминиевого
сп.пава АКб, Оказалось, что для всех исследованных меташ10:в при бесдонеq..
ной TOJJЩИl!e стенки э•.rи величины могут' 6ыть представлены общими простыми
эа:виои,vюстями
27
Ln,,,;, r8,a ( Ia) о,1а_
(I9) 1
(20) .
ЕсJШ упрощенно счи•rат ь, что . на дшше L6,Т, и t 6, 1.,,
осевая: сила на коль
це возрастае1• от нуля до маr,СИ\V\УМа •и падает от мa.KOil/llYМa до нуля по за
ко~т прямой, то не представит эатру-днений опредеJiить сниженную нагруз
ку на. 1-0.JIЬцах , находящихся в зонах входа и .выхода . Этот вопрос имее т бо
лее существенное значение n:ри про1'ЯI'ИВа!!IШ с большими натяга.ми отверстий
в дета.лах с ~tовечпой толщиной с·rеrши, в приложении к чему он будет имо
жен более подробно , Там же будет п он:азано, что cirлa: протяr·иnания пропо1r
циона.льна твердос1•ц по Бриннелю обрабатываемого мe1•aJ1J1a.
L,x
12
10
9
8
т
6'
J
4
.;
11 Lrщ,HH
'
хх
2
/'
,-
х
fl
1--
хЫ{
/
ь
,,v ььххд
,,..,,, r"
/
/ь
1
одо
vj
/
Vо
~
1
х--
хх--,, Е
ь~ь
7~х-/-
- -tr-1Л---
1/,
~м
/ьь --
х~ (.
~х охх
Хд
/-
·-
о·
,-- {]_
о
IJ,02. O ,OJ fl,04 О,Р5
O,f
ll,2
(J,3 Iа,мн
\
Рис . 20. Зависимость длины входа /, t.c (прямая l)
И выхода L 6ьц: ( rrрямая 2) от суммарного 110м11ш:lльного
натяга при ооработ.ке о·rверстий d 0 " 45 мм в деталнх
о 6ес1t0нечной 'rолщиной стенки из сплава АК6 НВ 125-135
о применением сульqюфрезола, . v ~О, 5 м/мин, •7.t. ~ 50:
о, □ - (1.= 0,03 мм; х;л -а=О,05 w,i.
Влияние осн01щых факторов процесса на с~щу протягивания отверстий
в· дета.лях с 1,онечной 'l' ОJJЩинс.й стенюr
, •Прежде всего изложим ре'зультаты по изучению вди.шпш
толщины стенки
на 'си.лу протыиваюur . На рис. 21 и 22 показано влияние пластической ·де
формации и то;ш1ины стенки на силу протягивания цри двух натяrах на коль-:
цо ( О, 05 и О , 2 r., 1_1,,1) . На основа!!ии этих рисунков noc •rpoeн график ; представ-
28
Для ·деталей с конечной толщ1шой стенки; f ьО,3-0,4
Ста.Jiь IO .
• Сталь20•
Сталь 20Х
Ста.ль 35
• С~•аль 45
.
Сталь 4ОХ
Сталь 20Г
• Ста7IЬ УВ
, Ста.11ь . I2XH3A
Сталь З8ХНМЮА . ._
С1•аль 38ХМЮА
С1·аль IВХ2Н4ВА--Ш
Стаж. UD:15
Лрмr(О-железо
С•rаль .ТDМ ·
Сталь Х18ПiаГ
,., . С1•аль IXIBH9T
Сульф!;Фрезол 0,20
I,60
0,52 0,'lZ
0,52
1,32
0,35 0,72.
0,35
1,44
0,42 0,68
О, 54
I,32
О,35 О,72
0,51
I,32
0,31 О,'76
0,60
I,12 • 0,42
0,7!
О ,44
I ,40
0,40 О ,64
0,60
I,20
0,30 0,80
0,26
1,37
0,56 0,67
0,4!
· I,32
0,35 О, 72
0,41
I,32
0,35 0,72
АСМ-! 1 АСМ-6 0,17
I,30
0,56 . 0,67
CyJJЬф~l)PeЗOJl 0,39
!,27
0,39 0,71
0,20
I,60
0,52 0,75
0,62
I,42
0,33 0,72
ACM-I,ACM--6 . 0,43
I,35
О,Э5 0,72
11
11
"11
"11
11
11
• Сплав АК6
Сплав ВТ9 .
Ниобий НЭ-I
11
-
"
0,43
I ,35
О,~5 О,'12
· Суш, фоф реЗ ОJl
0,19
I,55
0,50 0,52
-· u17- 0,25
I,16
0,50 0,65
АСМ--4,Асм:.5 0,25
I,55
0,50 0,52
АСМ--6
СУ.ЛЬФ;;ХРРGЗОJJ
11
0,4!
0,75
0,49
I,48
I,60
I,06
О35
о:п
0,57
0,77
0,70
0,62
I22
1:22
I,22
I,22
I,22
I,!6
I,22
1,22
I20
1:22
I,22
I,05
I,28
l22
1'22
,
1'22
1'22
1'22
r'o
1:22
I,25
I,22
r,22
Сплав H5U
Латунь Л62·
Латунь ЛС 59-I
Б}1онэа Бp.Olf:;
5-3-3
"
0,99
I,20
_ О,ЭI О~ ?О I,27
Для деталей с бесконечной тоJШщ~ой стенки; предельный натяг
. 0,05 мм; 7 ;,-I
.
Сталr, IO
Сульс):офрезол 2,97 ° ...
I,O • 0;'79
I,40
: g~~~ ~~
,:
~•;1
8·§~ 8·~l 1r'65~
су8
"
'84
•
•
•;J
таль
2,
.
1,0
0,82 I,7
Сталь 40ХНМА
. MaCJJo ЛМГ-IО 1,53
I,O • 0,9! 1,8
• Ста ль 30XICA
".
2,28 ,
1,0
0,83
I,9
, С1•аль ЗОХГСНА
НRС4б-50
АС~3
261* ·•'
•0,8. 0,97 1,5
• 0'1'аль .ЭИ643,
.
HRC 48-5!,5
'11
4'/0*
0,68 О93 I55
Сплав МЛ5пч,
Масло АМГ-IО 1,20
I,0
0:91 !15
> Сш1ав А.Кб
11
11
274
1,0
О, 76
1:r;з
~ Сплав Д-16
11
11
r:эо
I,0
0,82
I7
• Сщ1а:iз В93
11
"
3,.31
I,O
0,66
.r :6
, Сплав В95
11
"
I,?0
1,0
0,82
1,65
.
.
х 261 и 470 являются проиэведени~м __? !f!J· _ _
Jl6ННЫЙ на рис. 23, ИЗ КО1'0РСJГО IJ!ЩHO, ЧТО ПрИ RОНеЧНОЙ ТОЛЩИНе СТеНКИ •
влияние ее на силу протягивания очень велико, си.ла протягивания: растет
быстрее тоJJЩИJШ стенки . Это BJJ.ИmШ:e цосто.mшое .: . от r,шлых ТОJШ\ИН ( t;.
=0,08d.,) до очень значительных ( • t ~ 0,4 d0 ), ню;одяlJ.tf!ХСЯ в предеJJах
конечной 1'ОJDдИ!Ш стенки. Таол. 5 .покаэывает, что показатель степени ~ .
при толщине стенни в уравнении (16) для всех мета)JJ!ОВ ока3ЫВ8.ется больше
единицы , При переходе It бесконечной 1•0JIЩИНе с•rешш (рис. 15, б; 23) этот
показатеJJЬ настолько быстро падает до нУЛЯ, что промецvточнне значения
r.iожно не учитывать,
29
На рис, 24 предс·rавлено БЛИJIНИе пластической деформации на силу
протягивания; специал ьн о подобраны опыты по с·rа.ли 45, проведенные в ши
роком диапа зоне изменения ·диаметр ов отверстий ( I9-I4I, 5 мм), · ТОJШ\ИJШ
стецок (7-27,,3 мм), на тягов (0,2-2,0 мм) и деформаци:й (д о 20% D'l' диам~тра
о·rверс тия), чт о сделано для: тоr,о, чтобы уо •rю~овить независ имос·rь показа-
so ~-----+- - --+- -__ .: LJ..,C..-+ -/-='--..J.
--
h,>'c._ -t -, --
--j
40...______,_ ___,_,_.
0,2
0,3 0,4 o,s
О,75 1,0
t,.r l,мм
Рис . 2 I. Завис имость юшоп лснно й силы про1•я:гивания
от пластическо й д еф ормации при обработке втулок из ста
ли 45, НВ 196-200 с ii=35 мм ,а= 0,05 мм , на скорости
протJп'и~анин v~2, 5 1.1/f1ин с применением сульфофрезола и
то.лщинои стенок t~ :
1-
.26 мм; ·2
..:. I7,3мм;3-13,8мм;4-I0мм;
5-7мм.
·
•
телн упроЧl!ения: нi · от широкого изменения: перечисленных выше факторов , Из
этого рисую<а также следУет , ч1•0 нагрузка на отделышх твердосплавных
1юльцах протяжю1 может · достигать очень выt:оких значений ( 50: 60 т), ,
В табл , 5 даны значе~шн показателя упрочнения тл для раэличцых материа- •
1
лов , пс.,;:;;ч.энные на основании опытов.
30
..
(1,r
.
150
!О()
7S
40
JO
20
15
10
J
2
1,5
1
·,
01
--
u
о
о
.о
1,
!,/ /х
V [,Г:f"II
х
дд
х
.х
1•
1
-
/l7L~
,
l! >f.'
14.
,,, .,
~V/л
z/~
ц,
V
/
. ,/5,
/ /~/4
75.
д
д
v --·-v3 •
Vд
j!:
V •/<):
./3
'
.
/ V/4:-:'
Х
ZI
/
/ V'!
-~
4;yzs,/
/
tl
/
-- ·-
3/
?/
//
!;/
/д
/
;1Ilf,I
0,2
tl,.J 0,4 0,5
Q,75
·f
1,5
2
J
4 е,нм
•• - Рис.2; Зависимость накопленной силы про •гя гшзания 'от мастической
де(J_юрмации при протягавании втулок из стаJIИ 45_.НВ 196-200 с а0 ~35 мм,
а =. 0,2 мм, на скорости протягивания v = 2,а м/мин с применением ·
•
сульфофрезола и толщшщми стеноr, t 0
:
•I -13,8мм;2-IOмм;3-7мм;4-3мм•
ЗI
.J,Т
60
50
40
/
:... ,,
,,,,,.х
/ ~,)С
/,
·/
/./
JO
20
l,v j,2
/1·
10
/
l,f
,
---,-
7,S /
2
J
7,.f fO
f5••20 t,мм
Рис . 23 , Зависимос'l'Ь накопJiеl!ной сИJШ протяrи--
1щния от толщины стенки при о6ра6отке втулок из ста
JIИ 45, ПЕ 196-200 с da=35 мм на V,o 2,5 М/МИН с· при
менением сульdюФрезола: .
.
I-а~0,2мм;$~2мм;2-а=О,05мм; с~
w0,5 ММ.
'
Влияние натю:·ов на кольцо на наr,опле1щую силу протягивания показано
на рис. 25-27 , Натяги на кольцо измен.тшсь от 0,05 до 2 мм, Из рис , 27
:видно, что с у:вышчением на1°яrа на Itальцо накопленная сила про•rягивания,
необходимая для осуществления заданной деформации, бистро У!,!еньшается.
Так, для деформации I мм при натяге 0,05 мм необходимо пропус1•ить 20 ко-
-,л ец
и накопленная сила rrротяrиванил соста.ж :liлет 43 т; при на'l'ЯГ_е О ,.5 мм
потребуется два r,ольца и нm,опленная сила протя:гиванил. 7, 5 т, при натяге
•.I мм - • одно r,олъцо с силой протягивания 4,3 т. Сдедо:ватель.но, •во всех
случаях, где ;,тому не препт·ствует · : нео6ходимая высоная. точность и низ.кал .
• . шероховатость о6ра6о'l'ашюй поверхности целесообразно · ·применять большие
: натяги на кольцо .
nтишие диаметра d0 . на. нiшопленную сr,щу про'l'Щ'ИВаJ.-IИЯ цри двух раз
личных натягах (0,2 и I мм) и степенях деформации (2 и 5 мм) пшшзано на
рис , 28, Диаметры. _изменялись в пределах 19-!50 мм, а cиJ.Ia протяг~mания
возрас•rала эIIачительно медленнее :rвеличения диаметра·.
В опытах по изучению :влияния исходной твердости обрабатываемого ма
териала на CИJJY про•rнrива:н11Н исполь з овались и•уш,и иэ разJ1ич1шх материа~ .,
;1ов твердостью o·r НВ 60 (МJ15пч) до HRC 51,5 (ЭИ643). Отметим , Ч'l'О при
32
V /.л
0,Т
:ио
200
150
,.
/ j'д
75
50
40
30
20
15
.
10
7,5
5
4
J
-у
о/
'
...
J
/'
f/ "--в
А
/1
~~
/
,
/(д
J
!~f ('J/1
j
/1 i~/1
11/ f(у i/
./'
V
J/
_h V Jt/. '//
,1/
cW z'AVJf i' --5
·/1
У-
/V
?,(
V /1V,
L 'i)
W1,
V
\V,, /
~~: ~V
/
'/ 1/
//
;V
/
0,3 0,4 0,5 17,75 f,0
f,5 2,0 3,0 4,0 5,0
.1,510
15 l',нн •
1.
_
.
Рис . 24 . Зависимость накоплею-iо1j· си;ш протягивания от пмстическоi!;
• деформации при обраQотке втулок из стали 45 , IШ 196-200 на v0 2,5 _м/мин
с применением суJ!Ьфофрезола:
.
.
:•.
I - do=I4I,5 ММ, t12=27,З мм,,а.= I,5_мм; 2 - d0 =6? мм, t0 =7 мм,
•
а=0,2мм; З-iio= О,Эь мм, t4 "'7,мм,"'"'012мм; 4--:«а"'19мм,t0= .
=.7мм, а=0,2мм; .5-а0.=102,5мм,tg= .4мм,а'"I,;i<мм,i6-а8=
,:,~5мм,tо=7=мм1tf',= I ~; 7-а0::.6Ьмм,t0=7мм,·'1⁄4=,:мм;8-
,и0-35мм, t0 I'i,ММ, (( - u,2мм, •
33
Q,T
75
JQ
zo
15
fO
т,.,
•1
б
5
4
.J
о
0,1
/
/.//
д"'
д·
д
i:I
□а...
//д,/2
_а'
□
х
о
х
.
f
о
·х
/
,,.
(
□
х
d'
/4rI:/
о
"
(
~у
///
!,
о
2)~
/
--у,□
✓
)
1,; L6'J,
/~/Q/
,1 !~ ll fy/s,
/
/;1v/
//
о
/)///
~
о//V
V
/
//х//~/
,
/.
V/
.
0,2
(Ц 0,4 0,5 0,75 1,0
t,5 2,0 J,/J 4,d f,O 7,6 t',nн
·1
Рис; 25. Зависимость накопленной сиды протягивания от пластической
' д_ еформации при об_работке втулок иэ стали 45, ЮЗ I96-2ffi с do=35 мм, tg-
-=7 мм на v-265 м/мин с применением с~льфофрсзола: .
.
I- а~
,05мм;2-а~О,!мм;3-а~О,2мм;4-а=0,5мм;5-
•
i а=Iмм.
~·вердости IЩС 45 могут быть осущес•rвлены лишь небольшие пластические
i деформации ввиду малой пластичности закаленных до таRой твердости мате-
'
' риалов,
В широком диапазоне зависимость сиш1 протлгиванюr от твердости ис
следовала до твердостей . поря;zща НВ 400. На рис, 29 показана эависимос•l'ь
;накопленной сиJш протягивания от плайичес.кой деформации при обработке
· втулок иэ стали УВ с диаметром о~·верстия 35 мм и толщиной с~· енки 7 мм.
Твердость в~•у;1ш, иэменюrась в пределах НЕ !80-404, номина.пыше на
тяги на колiцо были a=0,I мм и а=О,З мм , Иэ рис. 29 видно, что твеР- •
дость :практичесви не IJл1иет на показа'1'едь упрочнения металла: с .увели
чением ее сила протягивания растет. По данным рис, :29 пос•.rроснн графики
зависимости шшопленной силы. протягщэа.ния: от •rвердости 06раба•1'.ываемой
втушш (рис, . 30) Си.ла протю'иванин увсличи.nается прнмо пропорционально
твердос1•и, как при номинальном натяге . на· кольцо а~О,3 мм (прямая I),
таr< и при натяге а~ О, I мм (прямая 2) •
Аналогичные реэульта1·ы получены при обработке втулоr, из других ма-
34
Q,T
f(JiJ
75
50
40
30
tS
10
7,5
5
4
,
'
.
/,1
/
..
V.~
,1
vo
/о
//
}/
/.
/
,В/
_о
..
,J ьr
,
/
V
fiх
/
/,
,n
·~
/
/о"о
~ ,t;.
/
/о
/>
·-
/
{
}с
/
✓./
J1
//)V
/
/
O,J 0,4 ЦS
41s 1,0
1,5 2,0
~Q.
~ IJ 5,(J
7,5 l;мн
•
Рис. 2€ . Зависимость Наl(ОПденной силы протягивания: от плаqтической
деформации при обработке т•уло1( .~з ста.ли 45, НВ 196-200 с i. '0 ~ 7 мм на
"f ,5 lll/мин с :1рименением судьсjХJфрезола:
66.·I -а~.0,2 мм,~" 67 мм; 2 - а':' I мм, ~"'66 мм; 3 ~а~ 2 мм, tfu~
=
NtМ .
••
,rериалов . Таким образом, твердость , :выраженная в единицах по Бри:неЛЛ10
или Виккерсу, должна входи'l'Ь в числи·гель уравнения: для расче'l'а силы •
протягивания в первой степени • .
.
•
Исследовано :влияние СJ(орос1·и на силу протлгиваюи в npeдe;iax 0 , 02 -
15 м/мlШ. Та~шй интервал с1щростей выбран потоr-щ, что обрабоТ!(а отвер
С'l'ИЙ деформиру кщими протяж.кам11 может производиться на протяжных стан.ках
ИJIИ прессах . На протюкных сташ,ах дета.Jiи могут протягиваться: со скоро
стью до 15 м/мин . Кро ме того, в пр о изводстве часто-испоJiьзуиоя прессы
со значительно меньшей· скоростью перемещения: рабочего органа. При•яги
вание со скоростью 0,02 м/мин нами производилось на машине для растяже
юи ГРМ-I , а со СJ(оростью от 0 , 5 д о 15 м/мин на гор ц зонтально-rrротяжном
35
{,l,T
7J
50
/.;{)
JO
20
5
о
7,.~
5
4
"--
"'~
'<
0,05 0 ,015 O,f
~I""-
~~
.
...
:~
х"' .
'
,.
к;
"'
v2
~/
"'
. ...
....
'~
"'
~
~'
"'-х
!"-.
"
'
r--.. ....
"-....
~~
"''
tJ,t.; 0,2
(J,J 44 (J,S
(J,7.f"
. f,O
f,5 a,l'fn
Рис. 27. Зависимость на.копJюнной оилы протягива.~~ия от номинального
·натяга на кольцо при обработке в·r:'{лщ, из с·rали 45, НВ !96-200 с tt? ~ 7 мм
на v~2 , 5 м/мин с применением сулщюфрезола:
I-а'0~35No.1,с:=I,0мм;2-d0я66мм, ~~2мм;3-а;,=66мм,с-~
.;; 4 мм.
,.
.стаIШе
7Б520• .ОбРаСiатыва..лись в•1•у.J1Ки с ди[)Метром отверстия 35 мм и Т:ол
щиноii стенки 7 мм. НоминалышИ натяг на кольца был О , I мм,
В реэуJ1ьтате опытов установлено , что при снижении с1,орости протяги
вания с 15 до 0,02 м/мин сила про1·ягивания несколько увеличивается . Из
менение скорости в интерваJ]Щ{ 0,5-15 м/мин практически не влияет на
силу ПрОТЯГИ_ваюtЯ , ПOЭ'l'Ofl\Y В ::э°том диаnаэоне скоростей СИЛУ протягивания .
можно считать не зависимой от сr,орости .
•
Б.л.ияние ·ширины цилиндрической ленточки на CИJJY протягиванwr треСiо,-
вало изучения, 1-·ак ка1t по вопросу взаимодействwr 1tолъца с 061Jа6атывае
мым металJюм естt, две точки . зрения . ;
Одни авторы fI,2,2Q,7 считают, что кольцо контактирует с оСiра6атывае~
мн.м металлом по переднему (рабочему}конусу I кольца, цилиндрической
J1ы1·roчite 2 и по незначительной час•rи оора•rного нонуса З (рис . ЗI) , при
чем.. щи:рина лонтакта по рабочему 1,онус;у 9пределяето.я: только , геометриче-
36
(1,Т
50 1~.....: ... .-1 --t- -- -- --,f--f --+- -- --+ --'-+ -- -:~...::;_--i
Рис, 28. Зависимость щщоп.пенной силы про
тягющния: от диаметра отверстюr при обработке .
втулок из стали 45,ВВ !96-200 с d. = 35 мм t. =
? мм~ v= 2i5 м/мин с применениеrl сущ,фоq~реэо.ла:
х-а=1мм, s=5мм; о-а=0,2мм·е~2мм;
q-значенияаи
-t пересчитаны на а-=. 6,2 мм и
• ttJ=7мм,8=2мм.
'
(
(1 ')
'
ски:ми соотношениями JJ ~.Psin" -
, а максимальные 1,онтак'l'J-IЫе давJiенин
приложены: и:r;.енно на цилиндрической .1шн1•очке. В этом случае изменение
ширины цилиндрической ленточ~ш должно МИЯ'l'Ь на силу прО'l'лrивания,
что_отражено в уравнениях (I), (6), (8), (9).
•
По мнению других , циJншдрическал Jrенточr<а (если она имеет целесооб-
разную шйрину) и оdрат1шй конус кольца в dольшинстве с.цучаРв не взаимо~•
действуrаr с оdраdа•rьmаемым метаJщом и не 1интактирут с ним, что оdус:
ловливается внеконтактной деформацией дe'l'aJrи. Некоторые а11·rоры /!, , 2!,
2:V представляrаr себе 1,артину :взаимодействия ко;rьца с оdраdатыщэ.еwtЫм
металлом в процессе устаношmщейся деформации в следУIЩем виде (рио.32).
Как перед д.nижущдмся RОJ!Ьцом, так и после него имеются зоны в1-1еконта~,1·
ной деформации (а, о). Перед .кольцом зона "а" у~е.ньшает ширину• r10Н'!'аr<
.та на рабочем конусе кольца, после него зона ''О" лишает rшнтакта· циmшд
рическую ленточку и обратный конус. При наличии и достаточлой :величине
волны вне.кон•rаI-и.·ной деформации в зоне "6", обрабатываемый мe•raJLЛ с ци
линдрической ленточкой rщльца контак•rирует в момент выхода ленточди из
' обрабатываемой втулю1, Itогда уже зона "6" исчезла и щ,хощ~ое сечение
:втул.ки в силу ynpyr•oй разгрузки при сходе его с 1,ольца с•1·ало меньше диа
метра ци4индрИЧеСКОЙ ЛGНТОЧI<Ио 0дНаJ{О ' в ЭТОМ случае В результате КОНЦ&
ВОГО зф;ректа • в-еличина си;щ протягивания уменьшается и .кратковремеюшй
контакт ленточrш с обрабатываемой втуJшой на ней не скажется:. В тех сJrу
чаях ,. когда обработанное о·rверс'l'Ие получает диаметр, превыша1001ий диаметр
кольца (разбивка отверстия:), КОН1'а.кт. ленточки будет о·rсутство.ватъ.
Для изучения взаимодействия кольца с оdраdатываемо:й поверхностью
были проведены специальнi.е опыты. К()льцо пропускалось через BTYJJl(Y, на
внутренней поверхности 1tоторо:й элек•rролитическим спосоdом бшr нанесен
монослой меЛ!{озернистых син1•етичес.ких: алмазов в виде кольцевого полс~
ка, располоlitенного в среднем сечении по длине втулки . Когда а.,1Маэы во-
37
шли в контакт с поверхностью твердосплавного кольца, они на его поли_.
рованной ПОВерХНОСТИ ОСТаБИJ!И четкий CJJ,eд, который ЦОКазы:вает, ЧТО ра
ООЧИЙ конус кольц~ вэаим.одейс:тво:ваJi о поверхностью деформируемой · втул
ки, цилиндрическая ленточка с ней не контактировала. ·
Величина волны вне1tонтактной деформации, юJ.It показали иоследо:~щния,
тем больше, чем больше натлг' на кольцо и его диаметр, и тем меньше,
чем больше толщи.на стенки о6ра6атЬIВаемой детали,
10
O, .J
М (J,5
1,5
2
'
,·
Рис. 29. Зависимость на~tоплепной сиJ1Ь1 протягивания
ОТ, ПJiаСТИЧ8С!~ОЙ деформации ПрИ oora60TK8 ВТУЛО!( ИЭ ста
JJ,ИУ8сdg?ЗЬ мм,t=7 мм на v- 2,u м/мин с применением
сульфофрезола. при различной твердоо·rи материала вт;~?Iок: .
I-!ill!80,а-0,3мм;2-IШ285,а•0,3мм·3-t/A
НВ365;«= 0,3мм; 4- JШ393,а,О,1,3М~!,; 5- rill2IO,t:1•
=
о"I,МI1i 6 ..;. lffi 297; а= О,I мм; ·1
-
.l:W 363, а• О, I мм;
8 - liB ,l(Ji1⁄4,a ~ O,I мм,
С уменьшением на1·.я:га на кольцо, диаметра и о увеJЩчением 'rолщины
стенки детали вн е конта~,'l'На.я: деqjорма~~и.я в зоне "6" уменьшас1•с.я:, Ч'l'О мо
ж.ет привести к 11онтакту цилиндрической JIOH'l'OЧJШ 1tольца с обрабатываемым
r,н,raJJJloм. Этот контакт нещэJ'.а.·i• елен, так ~шк он спосо6ствуе1· схватыванию
38
о
100
2oq,,
.100 400
Рис. эо. Зависимость нак·оп
ленной силы протягивания от твер
дости материала при обработке
втулок из ста.ли У8 с t?-35 мм,
t0 = 7"ММ на ,r~ 2,5 м/ми.н с приме
нением сульфОФрезола при s • I мм:
·
I -асО,З мм, 2 - a=O,I мм.
Рис. 3 I . Картина контактного
давления на·деформи:рукщем кольце
по Ю.Г.Проскуряк ову.
мета.JJ.Лов ' кольца и изделv.я:, ПоэтоN(У" ши:рину ленточки кольца следУет де
лать _ тем меньше, чем меньше вне~шнтактная деформация, что отражено в
табл; 4. В этом случае можно считать, что сила протягивания в заметной
степени не , зависит от ширИНЬ! цилиндрической лен•rочки. Это было . провере.,.
но э~<спериментально, В экспериментах при протягивании Bl'YJIOK_ из ста.ли
20Х с диаметром отверстия 35,Э мм и тотциной ст,енки 7 мм, ширина лен
точки на кольце измеНЯJ~ась от 0,5 до 5,0 мм. Протягивание производи
лось с двJмя различными натягами на кольцо 0;05 и О,4Э мм и на двух
• скоростя:х 0,02 и 2~5 м/мин. Как следУет из рис. 33, при протягивании
на скорости 2,5 м/мИН' при малом натяге (0,05 мм) и при большом (О,4Змм)
изменение ширины ленточки не о •rразилось на силе протягивания. При очен1>
• _ малой скорости (0,02 м/мин) и мало~! нат,яге (0,05 мм) увеличение ширины
ленточки вызвало некоторое возрастан~~ силы протягивания, которое , од
нако, исчезает, если ширину ленто':ll<и ограничить рекомендоваюшми в
табл. 4 значениями. '!{роме опытов, приведеНН!lх на рис. 33, были проведе,;.
НН опыты IIa втулках с l'ОJD.цинами стенок IO, 15 И 20 мм, на втудках С бес+
конечной. тоJJЩИНой стенки, на втулках из других металлов, в частности
из алшиниев~х сплава.в АI{6,ДI6·,'в93 и .из закаленных сталей 30:ХГСА,
ЗОХГСНА, 40ХlП11А, · Опыты показали , ч·rо если ширина цилиндрической лен-
точ~ш вз,гrа в соответс1•вии с ре1,омендациями табл . 6; то ее влияние на
силу протягивания отсутствует или совершеIШ~ не сущ~стве1шо.
39
Состав СNoдэМ, вес.%
Дяановыr эпоксидная смола
ЭД-=::r-I7(J-23)
.аСИДКi\Й !JD.ТiliС,УЛЬфИДЕЫЙ ка
учу~ (4,Е-5,2)
Алz,~;2тячес:кая эпоксидная
CMOJ:ia на основе Э'I[i]jCHГЛllK::i
ля (5,5--6,0)
Ме~•афениленд.иамив (3,8-4. ,2)
Ilоооп;кGос5раэный /1052
(27-31)
о;;:r:ан1.чесю1:й раствор,.:тедь
(oI,5-4.0, 5)
Ilласт.иdшцирGванная нитRD
целлкv,оэная смола (2C~::JO) .
ов~~)еск~й растворkтель
t,орош:кообразный фторомаст
ДО !00%
Та6л.ицз 6
Техв.олGГИЯ nрыотаменм смазки
·Те:r.в.олоrz.я нааесе-1 06.лас~.:ь .пр.и-
ния и сушки смвэ- мевеШ!Я
ltll
.
.
, смаэu
ACM-I
ЭПQКСНдную CMCJIY ЭД-5 нагреnаiСТ ДО 70-so 0c,
смещавают с жz:цким токолGм ы. выдерживают в
течен ие I ч nры. этой ты,шературе. Затем в
полученную смесь после схла;;;дени.я ее до ком
яатн::;й тем.пературы В?Одя-т а.rJ.И~атnческую эnо
кс1щн1ю смолу ,.и метаg;,ен.иленди.ам:ан, раство
ренныи в орrаничес!{()М растворителе в соотно
шении I:I , и тщательнG перемешzвают. После
этого в раствор вводят высушенный порошкG
обраышй наnолаи·rель эер~шстостью I-b мкм.
ПрИГ()ТGвленный состав пGмещают в металли
ческrli: 6ара~1=1н со сталышыи шарами и свя
эукщее с наполнителе:t. тдательно перетирают
ва шаромй мельнице в течение 2-3 ч. llолу
qенную такш" образом смазку доводят до неа6-
ходимой вязкости смесью растворителей
АСФ-3
Смазку наносят
нд обрабатываемую
nоверхн()ст:ь
кистью, высущава
ют ва вDзду:х:е при
КЬl{JНВТВОЙ темпера
туре в течеме I ч
и затем термаоори
батьrваю-т при 160 С
в теченяе 2 ч
В раствGр нитраце.r,люлсзнсй смолы в смеси ор-:- Хорошо размешав-
гаs.ическю:: растворителей ввадя:т высушенный вую сv.азку нано-
ПGроIШшrн5раэный напо,щштель зернистостью
ся:т кистью на a6-
I-7 ъшм. При.готоыенный сDстав.ш~мещают в
ра6атываемую по-
Ь'.SТаУ,JТJ\Чес:rшй барабан со стальным.и шарами и верхность. Внсу
связу;ацее с. напuлнителем тщатедьЕD nеретн- шивают на воэду
раю-т. на шаровой мельнице в течение I,5-2 ч. хе при комнатной
Полученнvю таким образом смазку доводят до температуре :в те-
необходсi.юй вя:экост.а смесью растворителей чевие IO мин
Выса:кмеги
роваввьrе
нержавеКЩl'!е
и жарапроч
ные стали и
·сплавы
Стали
ЗОХI'СВА,
ERC 45-50;
ЭИ543 ,ERC 48-
53, 5; 40:ХНМА ,
HRC до 59.l
ЗОХГСА, ькС
ДО 50 И дР,.1!
СПЛ!!ВЬ! АК6
нв IOO; Лiб,
1IВ 120
Пonфeill\Jlcruroкcaвoвaя: смола
(25-30) .
.
Диэтz.ленгм:колъ-,,V,N-тГJлумен
диуретан (5-10)
Д2суль:рид молиодева (30-40) .
Oprgви'jecilliй растворитедь
ДО 100%
..·
•
Эфир це;шюлGзн, например,
ацети.,mеллюлоэа .или окси
этИJIШ1анзтилцеллю.шJза (3-5)
Тс~луz.лен:rщизс:ци.анат
'0,05--0,I) •
·
Дисудщ;ид моJШ.бде.е:а (30-35)
ОоrаничесIШй раствсоитель · ~ -
(например, хлор.и.стыи метмен,
ацет,ш)
Лак Ф-9-К (30-40)
Дисульфид мол~бдена (30-35)
Талуnл до 100%
АСМ-4.
:Кс~,шсненты смешшзают при .комвдтнGй темпера
туре
АСМ-5
Гuта:sя:т 4-5%-ный рас'fвар ацети.,ще.r,лЮЛQЗЫ в
:х:лористсм метидене или скс.азтzлцеллwшзы
в аце•rоне. Раствс;рен.ие происхадшт в тече
ме нескольюсr сrтон. Затем при Rазмеill.!!.Ва
юш ДG08ВЛЯ10Т l10v; В СDСТШJШЕШИ.И ,:: : I Ji!. ~'DЛУ
ИЛ6НДИИЗОЦИЗ.НЭ.Т -
АСМ-6
50-60%-ЕЬJй раствор лака в толуоле пр.и 1,ом-
нат.н1,й 'l'емnературе смешющ~ат с дпсудI:4>ндом
молибдена в CGDT,шшeн!'.Jl 2:I
Харошо размешан
ную смазку нано
сЯ'l' КИСТЬЮ Hlj о6-
ра6а'l'....ЧJ3Sемую по
верх.а.ость. Внсу
DШ~аю-т при комн~.т
нам температуре в
течеше ~так
Хораше оаэмешан
ную СМВЭКУ ВЭНG
СЯТ кистью на G6-
ра6атываемую по
верхность. Высу
пш.вают шш :ком
натнGй тёмnерату
ре 5-I0 :м:в.н
Хорошо размешан
ную смазку наносят
, на обрабатываемую
поверхность. Вы
суШRt..ваm смазку
rrpи кGмs:атнай тем
пературе в течение
(СУТОК
Толстnстеs
IШе заrnто:в
ю,. и.з Г!JRЯ
че:катанnи
тоуdы и.э ста
лi 40Х, вана
дия, н.иабм
Толстостен
ные З!!Г{)ТQВ
Юl из гаря
чекатано:й,
трубы из
стали 40Х,
:ванадия , 11.И
оеi.ия
Н.r,ш6.ай. ваш~
дий,толств
стенные за
готовЮ!l ИЗ
горяче1tатв
е:ых, тру6 и.э
аержавепцш.х,
жарnпроЧНЬ!Х
.а уrлерод.и.с
'i'.ЕХ сталей
Рис, 32. Взаимодействие дефор
мирукщего кольца с обрабатшзаемой
поверхностью,
х
4000
\
,;,;'
~ 3(JQ0 f-----f -- --+-- ,
~::,
"'
~~20017 1-----<>-'~-> -',- -- - -- -t - --i
<::
~(]
1000 '----" --- --' --~
о
г
4
Ширина лентоtt!l'и,мм
Рис .33 . Зависимсс•rь си-
лы nрстягr1.ва.ния ст ширины ци
линдрической Jюнточ1ш кольца
при ЩJС'l'лгишзнии в·rулск иэ
C'l'aJIИ 20Х, НВ!46 с d,,=- 35,3 мм,
t0 "'"'? мм, с ;:.Q 9 мм с приме
нением суJU,фоф].)еэол.а:
I- v=2,5м/мип,а=
= Q,05 t1М;2 - v~ 0,02 м/мин,
а=О,(~5 мм; З(о) - v ~
:=2 ,5 r,,/r,uш,a•0,43 мм; 4( х)
v~0,02 м/мин,а~О,43 ~ьv1.
Реэуль•l'а'l'Ы исследования влияния угла рабочего r<онуса 1<ольца были
приведены. на рис, 12. Иэ этого рису1ша ви,ll.Но, ч·rо существуе1· оптималь
ный угол 2о(. = а0 , I<оторый соо1'ве•rствует минимальной силе протягивания.
О1•клонение от него влечет эа собой увеличение силы протягивания тем. бо
лее существенное, чем больше натяr• на 1tольцо, величина пластичес11ой де
формации и толщ1ша стенки детали. При ма;шх на1'ягах на кольцо и толщ,ше
стенок ·угол рабочего конуса кольца не вл1rяе1' на cwi;y про1·яги:ванин. Вли
f!Ш1е угла рабочего J<онуоа кольца 01• 2 D(~ 4 ° до 2с,, ~ I5-20° во всех случа
ях малосущес•rвенно. Учитывая:, что целесо06разно испольэо:ва1·ь именно э1•и
значения уrл~в, не·r смысла D эмпиричес1<ую зависимость длл расче1'а СИШJ. •.
про •rяг1rnаш1.я · вводить мияние углов, так как это Эl'Iачительно усл,о;к.нило ,
оы зависимость.
Сила nротягивания в значи1'0льной степени зависит от сма эi<И, Без
примененил смаэ1,и осуществ.nя1'Ь деформирук:щсе протнгивание нельзн, так
l«lК В · результате больших rщнтактных наrrрюrений 06.яэательно возникает
с х...цатывание обрабатывrемо:го мета.1ща с кольцом в зоне контакта. Роль
с~лнэки особенно :возрастает. при протягивании де'1'алей иэ нержа:век:щих:, жа,..
ропr,оч,шх, высо1<олеrирован.ных стал~~й и сплавов, в:оторuе С!t}1_оюш. к осе-
42
' бенн_о .llН'l'енсивному схватыванию. Для nредn'l'вращения схватывания при об
;ра6атке . этих металлав требуются особые смазки, так как абычные смазки
•; эдесь се р я не аправдывают .
Переходам с аднай смазки на другую можно очень значительно изменить
силу протягивания. 'Гак, при о6работке_заготавки из гарячекатаннай трубы
размером ·, I46x20 мм .из стал.и 40Х кольцами о номинальным натягом I, 5 мм
с суммарной деформаriией c=I2,5 мм и применении в качестве смазЮI суль
фафрезола, с дробеструйной очисткой поверхности. отверстия перед nротяги.-
1
'
..
•
:впни.ем, сила на последнем кольце будет окtJло 50 Т, Есл.и же применить
'твердую смазку (лак Ф-9-К с дисульфидом молибдена), то при тех же усло
~иях с.ила протягивания снизится до 37 т, т.е. на 26%, Так можно значи-
1тельно облеrчить,J>аботу протяжного станка •
.i
Наиболее важным _ качеством технологической смазки является ее зкра-
нируюцее свойство, т,е, способность так раздел.ятt, трущиеся в процессе
i.
.
•
,.
,;_
:относительного перемещения поверхнос'l'и, чтобы ,при высоких контактн~_х да.в~
· ленилх не возни.кали их непосредственные контакты, что обычно приводит
к схватыванию. В Институте сверхтвердых материалов АН УССР разработав
,специальный метад определения экранируnцих свойств технологических сма-
зоR /23 , 24]. Наиболее ВЫСОКl!МИ ЭRранируl(Jl(ИМИ СDGйствами Сlбладаю'l'
1
.
•
твердые . смазки Lz':jj; составы KGTGPЬIX, технология нанесения и суШRи при
:ведены в_'т·аол, 6, к· этим смазкам следует прибегать в тех случаях, _когда
в процессе возншшт оосские r,онта.ктнне давления или обрабаты.вак:,rся та
кие металлы, которые склоннн к шг.генсивному схватыванию, ·
·~ --
·Нами 11-е ПРОВОДИЛИСЬ специальные ИССJiедования:, KO'l'Opble ПОRа·эали 6ы
· влияние различных смазси на силу- протягивания и позволили бы :ввест,1 в
уравнения ( 16)-( I8) со11uюw,.ители,учитывающие это влияние.в табл, 5, где
приведены знач.е}IИЯ всех коэф.рициентов и показателей степени, :входящих
в уравнения (I6) - (I8), указаны те смазки, с использованием которых
процесс деформирук:щего про•r.яrивания надежно осуществляется.
Учет концевого афректа и числа колец,
одновременно находящихся в контакте с изделием,
при расчете силы прот.яrивания
При протягивании отверстий в.деталях с конечной тол~циной стенки
при 1 = I уравнение (I6) позволяет рассчитать силу протя:гивмия на коль
це, находящемся в детали в зоне установившейся нагрузки. При работе
протяжки может 01,аэаться одновременно несколько нагружешшх колец, при
чем r,райние из них могут располагаться вне зоны установившейся нагрузки.
Эти усльвия учитываися сомножителем 1 в уравнении (!6) . В отличие от
режущих прстЯ11!ек, эубцы 1<0'rорых полу-чаи по.лвую наr<рузку в момент вступ
ления: в обраба>.гываемое отверст~е и почти мгновенно, тepяlCl.l' ее в момент
:выхода из него, кольцо деформируrацей прЬ'rяжю1 накапливает и теряет на
грузку на протяжении до~ольно значительного пути входа в отверстие /, 4;J;
и выхода из него L1";r,Процесс изменения на.L'рузiш (о сев ой а илы) на одно м
43
RoJJ.Ьцe при проходе его через осlрабатываемое отверстие в детали схемати
чески представлен на pl!:c. 34. Здесь по1tаэана втуJ1Ка с отверо'rием ;цлиной
f,ur5 !11 разлиЧНЬ!е положения одного и того же деформи:рукщего кольца.
Под втулкой внизу показан схема•rиэи:рованннй график нг.rруЭitи на .кольце.
Сила на кольце возрастает от I!YJlff до макс~щ.vма на пути t,1;e и падает от
максимума до нуля на пути /,'оы:е, , причем длина графика нагрузки больше
длины отверстия на величину -1 -1,:11.. -,.ь, где о - ширина цилиндрической лен
точки на .кольце. В результате специально проведею-шх экспериментов, в
которых на ленте осцилл ографа одновременно фиксирова;~ись нагрузка на
кольце и пройденный путь, сlыли получены дм о(~ 4° зави.6имости •
•
.
/, ~ 1. 9i't qldo,22
(21)
O/Jf.; • '
1
(22)
t. 6ыw незначительно зависит также от натяга на кольцо, чем можно пре
небречь.
С точ~ш зрения наименьшего колебания суммарной наrруз1ш на много
кольцевой протяжке шаг между кольцами .J выгодно орать таким, чтобы
постепенно спадакщая нагруэ1щ на выходящем из отверс•rия коJIЬце компен
сировалась возрастакщей нагрузкой на очередном входя:щемкольце. На рис ,
34 показан тт,ой ши·и.ма.лышй щаг S0117 , причем прштто, что изменение
наг1Jуш,и -при входе и выходе протекает по накдошщм прямым. Нетрудно за-
метить, что оптималышй шаг
е1
J ; /,or6 ·- L81,1х·~ 7ilid+О , •
ollr
Z5
(23)
где Z;; - Л!ОС)ое целое число, покаэы.вакщее число целых шагов, уклаJJ,ЫВа"
. 1оощхм
меж,цу крайними коJ~ьцама (входящими и выходящими), Здесь принято,
что на отреаrщх l,5z и /.!ьм: может помести1•ься толыtо по одному- коJIЬцу ,
что обычно и 1щ<5.J:Lк1щ1,ется,
а
2tа
Рис. 34. Изменение нагрузки (осевой силы)
на одном кольце при проходе его через оора- .
оатываемое отверстие в длинной детали ,
·
При расче•rе /~ -
мory•r встре•rитьсл два случая:,которые рассмо1•рим ни-
11te,
(24)
В э•r.ом CJJYЧae ни на одном из колец nри•ЯЖI<И, на1щ11.я:щихся одновременно
:в обрабатываемом отверстии, наrруз._rщ не будет максимальной, 'l'a ..i:t как
кольцом еще не будет пройден весь nуть на...I<опления нагрузки: t 6.r. , а уже
начнется период выхода и спада нагрузr..и,На рис,35 схема'J.•ичесю1 представ-
лена ,ЦJIИна отверстия t0,6 и расположение 1солец ,отстоящих друг от друга
на величину шага S . и занимающих тадое положение, при котором суммарная.
нагрузка максимальна.Здесь 11>е построен график нагрузки на кольце по ме
ре прохода через отверстие и показано положение чеп,рех р:олец ( I-IY),
а
Пунктиром по1<аsан граq_кш нагрузки для длины t07,1 "' t 6 ,i; ·f 1,,1 ,1;,; - 2f!Joi.
-
l!
при которой нагрузка на одном из колец достигла,. бы rviаксимума ,Из рис,35
следует :
/,: /,
l~,i; '
3 маl(с /,0.с
/z -1,
ltJ.r, .. .5 ,
2 - uакс 1.6;,;
//~!,
tfiю·2S,
1
Mtlf(C
/,,f ,: ,
,q а//
fбьr.r.-t.
!/ Mt:lf(C -'tfьr.c
МаксимальнаFI нагрузка на коJJЬце обозначена на граф'"'е L для этои"
,ш '1,,ш,r;
нагр;у-эки н.,. • I, Поэтому будем считать lt.
~r
•
-макс •
Рис. 35. Изменение нагрузки на 1,ольце при
обра6отr,е отверстия: в короткой детали, когда
отсутствует учас '1'01, установившейся: нагрузки,
Эта нагруэка на кольце могла бы быть в том с.лучае, если бы д;1ина отвер
стия имела значение
Отсюда
Lqr6 ;;;,- Lб,r; + 4/fьr;r;- н~~
-
0•
а
[ а/, /,(l(~ ;- 2lgj:' + [,
о;с. 6,с 1,6.х: + 1,661?.:
= f,б;е 8;
45
(25)
/, .,,_д_,6
z _J,
ото 2f(!d •
J,
В
011,; Стr;
;,5ы;;r +-
./,5.,
= .5юе
••
(26)
Суммируя: эти наl'руэки , на одновременн о находящихся в работе коJ'..1,
цах, выраженные в долях максимально возмо жн ой наr•рузки на к оJJЬце
(лианс~I), по.ц.vчаем то•r сомножитель, на .который нужно умножи:1.•ъ МаI(СИ
мальную нагруэиу на протяжке
1=h1" h,2+-п., +пi.
(27)
Эту CYNof.Y :!}Сегда можно представи1•ь в следУкщем виде:
Р Д/,4z-Р5 'f /lt0ш::~ffS
M•8+-L-~-•r
·
•
t
1
i5,:,
Т f,Cы:t
(28)
Здесь fl -число колец, размещенных на длине входа /6.r .
•ro же на
длине выхода lбых
,r
8= /,(JТ6 + Wq;Z~/ ,
!,6:&.,. /,lшс
(29)
При расчете Н1 величш~ам р и 't последовательно нужно давать значения:
I,2,3 и т.д ., по.ка дроби под знаками суммы не ста.нут получать отрица
теJIЬны.й знак,
Дм разбираемого сдVЧМ 8 < I .
П с.ц.vчай:
/,tlrб ;,,,- l .5z -, /,6Jt.z '-
21~ -
li.
Э:1.•от с.ц.v.чай схема1· ичес.ки представлен на рис. 36 ._
Рис. 3.6'. Изменение на11)уэr~и на .кольцах при М
ра6отке о•rверстия: в длинно.И детали, коl'да имеется
участок установившейся наl'руэки.
'
(30)
В этом случае рf!Д колец расположен меж;nу .отрешtами входа /,,r.z и вы
хода t 661~ ~ они несу1' на сеое маrюимальную наrруаку. Число эти:х: .колец,
а следоватеJIЬно, и число ма.ксималышх Noагруэ01t
.
•
,
••
•
,.у~ 1,tlr6+2lg,j"+ь-l,11д;-L1,1,c,.
(31)
s
Это эвачение ,у . следУе'r округлить до ближайшего ooJJЬШel'o цеJrого
числа, если же оно nо.ц.vчит при расче•rе по (ЗI) ~начение целого числа,
· то к нему нужно прибавить единицу.
h,г~1,3 =h,r =h5=llм,и(С,
1,. =/2 .!:§"z-S,
1 //ftrlfC t;,1 .;
46
Ь .17
Lvrd•:Ifk ·• · ~ -t5щ, : -ЛIS
6 'MCfl(C
а ts,:
t
/1,•I!
_tшd+2~+6-t0,,,,,,•(,;t,1Js
.
'
И(ZКС
•ь;r,
Принимая lt,,,шc ~ r, получаем общее уравн~ю10
р L,rы.r,-pS tf !.oт6 '27iNo+o-/4,;,,_,.,,_-(,f•q,)5
(32)
1
"ыv.с 5
'J '.z
H•,V+~-- ,-+ [,
4
В :у-равнении (32_ вмес'rо р следУе1' подставлнть I,2 , 3 и т,д., пока
во втором ч.тrене дробь под эщщом оу,лмы не поJrучит отрица~•ельн01•0 зншtа,
9 оледУе~' 61жть 0,I,2,3 и т.д. , пощ.1. числитель под знаком суммы в •rреть
ем члене не по.цу-чит отрицательного знака. t 1,,,, и L;,щ. в зависимости от
толщИ.liЪI стенки, диаметра отверстия:, натяга на .КОJIЪЦО опреде.м:к,rся по
уравнениям (21) , (22).
Уравнение (I6) пригодно д.1tЯ случая, когда все Е, ОJJ.Ьца протmыш раС,и
таJСТ с одинан:овыми на!rя:rа"1и, Однако иногда цеJiе со образно иметь разные
натяги на разны х RDJlЬцax одной r~ротя.жю1, Для этого случая фopr,wJJ.a для
Рис .37. Зависнмость сум
марной ои.лы протягивания O'l'
п.ластичес1<0й де qррмацю1 при.
раэдичных натягах на кольцах
ПРО:ГНЖF.И •
/
/а,
I
(33)
в о•r:веротии; d:r
нед•яг на том кольце, для .которого .проиэ:води ·rоя: расчет С!iТ1Ы, неsа:висимо
от •roro, 1ш1швы натяги на преды;r,,ущих .кольцах.
Правомерность этого с.JJедУет дэ рассмотрения рис. Э7. В 1,оордшrа-
1'8.:Х: s (деформацюr) - а (сила) нанесеиы щтриховыми Jшниями 1tриЕые силы
:для трех раз.,'lич1-щх натю0 ов на 1,ош,цо aI, о2 , а3 , Кро'ме этого, сплощн1J.t,ш
ли1н1нми показало наr<.оплени.е оиrш на протя ~ю.с_е i~ :rt.:эличны.rv1и натпrами на
1,олы.;;ах: на первом а2 , на втщюм и третьем по а1 , па qетвертом а3 и
на nrrтoмa2 • Соответственно на кольцах оудУт сит ilr, rJ2 , !13, 04, ll5,
Пре;цподожиrv1" ч~:о нас ин~rерсоуе~r си.1i.3. на четвертом кольце ( tJ 4) .. Она.11
беэусло:вно i будет '.Га.I\о.й же~ ir8.1c и нн пготяжке 1 раdотакщей с одйнв.ков.ы--
47
ми на всех кольцах натягами а3 , при условии с оздания той же суммарной
пмстич:еской деформации( !'r ➔• Е2 + _.s3 + ~ 4 ). Поэ'l.'ОМУ силу а4 можно по.лу
чить как дейстЩП(Щ'fЮ на кольце пpoтffijf.!tИ, раdота1сщей с одинаrщвыми натя
гами ll3 , че11W и ооответот:ву ет уравнение (33).
При разных натл.гах на коJJЬцах протлжни суммарную cиJJy на одновре
менно находнщихся в работе 1щJJЬцах нелыm получить умножением на 1 ,
Она oпpeдeJL'Iel'CЯ: суммированием сил на отдеJJьных кольцах.
При определении qуммарной силы на протшкке, работакщей о разными
натягами на 1tоJ1ьцах, суммируя: силы на отдельных кольцах, учитываем чис
ло Jtолец, одновременно находящихся: в оdраdа'l.'ываемом отверстии, на'l'ЯГ на
Itаждом иэ них и зону отверстия (зоны входа, УС '1'ановившейся нагрузки,
выхода), в RO'l.'opoй находится каждое кольцо. ПосJrеднее учитшэается в
уравнении (33) сюмножителем И, веJшчrо-rа которого за.висит от положения
кольца в отве1.ю!rии и численно выражает долю от максl'!Мальной нагрузки,
приходнщу]IХ)я на кольцо при данном его положении. В зоне устшrовившейся
наr'РУ эки М"" I, зонах выхода и входа ,Ч < I. 0npeдeJ1J1e'J.'CЯ И следукщим
образом,
При
Для кольца, находяще1'ося на rр~ице мeJq,,y Z,;:c и l 11м;е ( см.рио .35), ·,
1, ,-,-·
+ь
i,f= g~ orc 2tщ
.
(34)
Llf., + l.;,r-,c
Для 1щш;цого из впереди расположеющх в зон е выхода колец
14= 01,,,r~ -
tf5
(35)
.
",т~
Для каждого из колец, находящихся: в зоне входа,
ВLu-pS
(З6)
,Ия /,{.r,
-•
;3дещ, fJ и /l - порядковые номера 1,олец (I, 2, 3, •. ), если считать
нулевым кольцо на границе эон входа и выхода,
При
LP/15 ;,,, - L1 ~ + /,6/,/~ -
2t;o<.
-J
1,16,.
Для колец, помещенных в зоне установившейся нагрузки
входа и выхода (см, рис. 36) Н=I,
В зоне, выхода
между зонами
(37)
Здесь f - порядковый номер :кодьца, если считать нуде:вым кольцо
на границе зон входа и установившейся нагрузки,
В зоне входа
а
/,оrб ... zlii".,. Ь- i. 6Jt~ - (ll+q ..,1) 8
JI~ -
1,l;r,
(38)
Здесь 9 - порядковый номер ко11Ьца в зоне выхода, считая от эоны
установи:вщейся на.грузки.
48
Покажем на примере , кa.it поJ1Ьзоваться nолучеюшми зависимостями,
llредположим , необходимо рассчитать с~щу- протягивания для следуццих
условий :
Протягивается втулка из стали 45 НВ280 с исходными равмера.ми: ~ =
75 мм , t0"' 10 мм, i,' or( ~ 60 мм , Натяг на ко;rъцо 1 мм, суммарная дефо:р
мация 6 мм , У1•ол раб'очеrо конуса rtoJIЪцa а:=4°, ширина цилиндрической
.лент очки о= 1 мм, шаr между .к ОЛЬЦЭМИ ПрОТЯ11tRИ S - 15 мм:
tc,,,,,, = !, 37· ltJ 41•?5Q,22
= 11,8 им,
f
l,s.t= 11,8 + 21r/'fo =,?f; §'5.мм,
•/Я
lв.с ~,f,ь,,,,, - 2ttн•·-t, = ,311, f7 мм.
Таким образом , эдесь второи случай, когда
l,ord ;,- 1,8,r; + /, s";r; - 2~ -ь.
Для него по фор/,\Уле (ЗI)
li= otJ•?.15•1-;:в-211, g,, _ , .
08_
Округляя до ближайшего болыi1еrо целого числа , имеем К=2 ,
1' !?,8-р 16·
'f tJ{J +?,!5+!-!1,8-(2· •'f)15
1=2•-f 17,д + t --'- -- -2-'~'-f/. - 'J-'- -'-'- -
Второй член в уравнении при подстанов.ке р = I имеет по.ложителышй знак
и должен быть учтен , при подстановке р = 2 получает отрица•rелышй знак
и не учитывается, Третий член будет име•rь положительНJ:1е значения при
ff=Оиi=I,Поэта~
~ · =2 ,-(J, !57~ IJ,8/o+O,Ц/f =J ,l!I.
В даJШом случае одновреме1шо в детали будет находиться пять . колец
протяжки . Hft двух бУдет полная нагруз1tа , Оdра.щаiюь к фо~ле (!6) и под
ставляя в нее соответствукщие значения , получаем.
fl• IJ,51 ,01,32 ~;;1280 s,н1/6{22_бr.22J«ol/023 к1. .
Если при расчете не учитывать изменение СИJJЫ протягивания на входе
и ВЬJХоде , то расчетная сила была бы U=I0I , 3 Т , что на 56,8% выше дейст-
вите.11Ьной ,
ИЛЮЛЬЗОВАНИЕ ВНШЮНТАЮ'НОЙ ДЕФОРМАЦИИ ДЕТАЛИ
ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ СИ.ПЫ ПРОТЯГИ!ЗАНИН
На рис . 32 , показана 9хема :взаимодействия деформиру1ццего коJIЪца
с обрабатываемой деталью при наличии внеконта.ктной деформации , Как
показали проведенные исследования , :внеконта.ктная деформация: набшqца
ется всегда при протягивании деталей с конечной толщи.ной стенки , при
чем ее величина в зоне 11 611 тем боJIЪше , чем больше натя:г на. кольцо , ди
аме~~р отверстия и чем меньше толщина стенки детали . ,
С хема взаимодействия кольца с обрабатываемым металлом (см . рис . 32)
п о зно.ля:~т предположить , чт.о работа , эа.·rрачиваемая на процесс деформи-
49
рукщеrо протягивания, складьшао'rся иэ габот, затрачиваемых на основную
деформацию увеJ1ичсшш ди?J,Метра, внекон'rаJ<'l'НУЮ деформацию, на rrреодоле
нил сил трения и на изгиб слоев метал.11а щт nходе на рабочий 1<0нус
кольца и при сходе с него.
Если в о6ра6а:rываемом О'r1Jерстии одновременно находи'l'СJI пecltoЛЬlto
колец и они расположены друг от друга на расс·rояниях, превыша1С111ИХ дли
ну волны ВНеJ<ОНТЩ{Т!lой деформации в зоне "ь:• (рис. 38) 1•q Jtаж.дое из
них производи~• по;шоотью_ все сос•rавные чо1.с1·и ра6оты. В этом cJJYчae
ка1r,,цое из rtoлe1, находится в таю1х услошL'1У. взаш,юде:йствш1 с обрабаты
ваемой де·rа.11ыо (wнуина контаrt•rа, 1,онтаrtтные давления:, rtоJ\.(фициент тре
ния и др,), ltШ, еслн 61:1 через отверстие проnус1<а11ось одно 1,ольцо,·Бсли
же деформируnциf: J<ольца •располо~шть таr,, ч1·0 rшждое послед:ут(Щее· буде~•
находиться в зоне штеr,онтаt,1'ной деформации детали (рис. 39), образ о-
ь
Рис.ЭВ, ПрО'l'ягивание отвер
стия Дt-'q)ОрмирукщеИ ПРОТЯЖ!<ОЙ,
.rщждое кольцо которой располо~:tе
но nне зоны ,DНiШОНТШ{ТНОй дефор
мации от предццущеrа.
Рис. 39. Протягивание отвер
стия деформирутацей протяжкой,
1,огда шорое нольцо расположено
в зоне внеr,онтаrtтной •деформации
от nредьщущего.
ванной предыдущим, то в э•.rом случае, 1tак н:ами 061rаружено, условия: вза
имодействия их с ра,щаваемо:й заrотовr,ой: менякУrоя, что приводит к значи
тельному снижению рабочих нагрузо1, на отдельных кольцах, одновременно
находящихся в зоне деформади\'I,И уменьшению (до двух и более раз) сум
марной силы и работы, необJСодимьrх ДJШ осуществления заданной величины._
пластической деформации,
Суммарная сила и:раб.ота значительно снижаются при неизменно ;дей
ствукщих факторах процесса ;деформи,рования: - геометрических параметрах
и размерах инструмента (деформирук.щих r,олец), скорости про•rяrива~шя,
применяемой смазке, величине деформации, создаваемой r,ак 1,ажды.м отдель
~-ш.м деформирук.щим кольцом, так и суммарной, числе ступеней деформации.
Э·rо яБJJение связано с изменением физи.ttо-механических условий взаимодей
ствия инструмента с изделием в зоне их контаr,та. Проведенные наолщцения
50
даюr основания полагать, ч1•0 уменьшение - си:лы и работы свлзано с умень
шением ширины r,онтакта 1,ак на каждом из колец, таr, и суммарной (что
·способствует .лучшему проникновению смазки в зону контакта), с изменени
ем конта~,тных давлений, уменьшением коэqфициента трения и рабо•rы трения.
уменьшением работы, затрачиваемой на изгиб слоев материала, проходящих
чер ез зону деформации, уменьшением ра.бо•rы упругой деформации в смэи с
тем, что нет полной разrрузrш ма·rериала после прохождения зоны деформа
ции каждым из колец, кроме последнего.
Для оценю~ вeличillliъt снижения· си;ш протягивания использованием ЭФ
фекта вне.контактной деформации бьtJШ прове~ены специа.льнне оIШты с дета
лями, изготовленными из пяти металлов, - стаJiей 2.0, 45, 40Х, 38ХМЮА
и алши.ниевоrо сплава·А.Кб. Опыты по раздаче заготовок из сп.лава АК6
проводились на горизонтально-протюкном станке модели 7Б520 со скоросню
протягивания 5 м/мин. Стальные детали прошивалйсь на 200-тонном
прессе ПММ-20 со скорос1•ью 0,025 м/ми.н. Применялось 1•ри различных соста
ва смазки; жидr,ая - сульфофрезол и твердые
-
лак Ф-9-К с дисуJrьфидом
молибдена и полимерна!): основа с дисуJiьфидом молибдена. При испольэова
нии жидкой смазrщ поверхнос•rь детали и твердосплавных колец обилъно
смазывались ею. В сщчае применения твердых смазок их наносили предва
рительно на обрабатываемую поверхность детали, высушивали на воздухе,
после чего производился: процесс деформирования с посJiедовател.ьным про
пус1tанием деформирукщих элементов без возобновления слоя смазки .
В табJI. 7 nриведены результаты этих экспериментов. Во все:, случаях
(пять различных металлов, плть разных диаметров и то;щин стенок, раэ
лищше . деформации, три различных смазки, две скорости деформирования:,
различная подго1•овка :внутренней поверхности заг.отовки) расположение де
формирухщих элементов тю:ое, что каждый последующий находится в зоне вне- ·
нонтактной деформации детали 01· пред1щущеrо, снижа:ет силу на инс1•рументе
на 30-52%. С1,~рость про•rягивания изменялась от О,025 до 5 ~л/мш-1, т"е.
в 200 раз, однако ·во всех случаях э@Jе.кт внеконтаr,•rной деформации dыл
ярко выражен. Разли~ные ме•rоды подготовки обрабатываемой поверхности
и применение раз.лич,шх технологических смазоr, также не уничтожили ЭФ
фекта внекон•rаr,тiiой деформации.
Следует отмети•rь, что особенно nерспеr,ти:вно- испольэование совмест-:..
нога влияния смазrш и Э<)'фе.кта виеr,онтактной деформации (табл. 7, п_с>:-
следиие две строrш- для случаев обработки стали 40Х :заго•rошш I46x20);
li CJlyчae применения"для -смазitи сульфофрезола и без использования эфJ;еКТа t
вненонтаr,тной деформации сила, необходимая для деформированliЯ, была
I50 Т, переход на твердую смазку Ф-9-К с дисульфидом молибдена 11 исполь
зование эфректа вне1<0нтак1·ной деформации снизили ее ·до 70 Т, т .е. на
53,3%, _что не JIВJJяе·rся-пределом, так rщк есть более .афре.к•rивные смаз1ш,
Возможность зиачительно снизить силу и работу прn оораоотке де•rа
лей методами пластичеекого деформирования имеет большое прак1·ичес.кое
значение, так ка~, поздошшт повысить производительнос1•ь техноJiогкчески:х
5I
Та,6лица 7
Материал 06- Внутренняя Смазка Скорость Число де- Велкчи- Сум- Cи.iia протягивания (Т) ПРИ рас·поло-
ра6атываем оfi поверхность
протяг~;- формиру- на де- • мар..
жении nеаюрмир:vrошх элеi.-1ентов
детали, ее
·заготовки
ва.ния,
!ЩiiX I\0- фор~:а-
ная
вне зоны
в зоне вне- снижение
размеры (;ди-. •
м/мин
лец, од- цаи,
дефор.. внеRонтакт- контактной си.лы лро-
аметр 01·вер..
новремен- осущест:s- мация , ной дефор- деформации тяги:вания,
СТИЯ, т_ ОJ.Л~И-
но находя:- ляемой
мм. мации
от предыду-·
%.
на стеНRИ '
щих:ся в
ОДНИМ
щих
l', li \l
работе
кольцом
Сплав AR6,
· РасточеЕа
Суль-
5,0
2
I,O
2,0
I6,7
II, 7
30,0
66xl9
резцом
фофре~
3
3,0
26,8
14,I
47,3
ЗОЛ
4
4,0
37,6
19, 7
47,6
5
5,0
47,6
24,I
49,4
Сталь 38:XMI- . lA, Черна.я:
Полимер.. 0,025
2
I,5
310
80,2
46,5
42,0
108, 5r2I
ная ос-
нова с
(Л
!1052
N
Сталь 20,
Расто- Су.пь-
0,025
2
2,0
4,0
462
26,9
4 I,9
88х:20
чена рез- фофре-
4
8,0 . по:2
53,0
5!,9
Сталь 45 ,
ЦОМ ·
зол
•
Расточе- Суль-
0,025
2
I,5
3,0
II2,5
67,О
49,4
141 ,5:r.27 ,2
на рез-
фофре-
~ом
·
зол
Сталь 40Х
ерная
Ф-9-К с 0,025
з
I,5
. 4,5
по.о
70,0
45,4
I06x20
/105;_
Ста.ль 40Х,
06ра6о- gульфо- 0 , 025
3
.
I,5
4,5
150
90
40
I06x20
та.на
q_;резол
дробью
процессов , кот орая: обычно лимитируется прочностными характеристиками
инс~•румента и мощностью о боруд ов(Щия , Так , широко прим еняе мые в ма ш ина-
• с тр о ит ельном производств е протяжные сташш , на которых осущестВJ1Яется
деф о рмирукщее протягиван ие , вшг1скаемые серийно с т а~шос троите.чьными
заводами , имеют максимальную силу nротягиванм 40 т . Эт о . ограничивает
размеры и зделий , которые могут обрабатшэаться деформирукщими протяжками
и в большин с тве случаев заставляет обрабатывать деталй за нес.ко.лько
проход ов , Вl-ШО.ЛНЯЯ при .каждо м прох од е не всю необх одимую величину де
формации , а лишь часть ее , допус тJ.ЩVю силой тяги станка , Это соо твет
ственно сн ижае•r проиэвод и·rельность операции и удорожает ее .
О бнаруженн ое нами явление значительно го уменьшения суммарн ой с~
лы при соответ с твукщем расп оло жении д еф ормирумаих элемен т ов позволяе т
исполь зовать протяжной станок , ка.к rоtобы имекщий в I , 5-2 раза большу т:.:
силу тяги (см, табл , ?) . Это приведет :к умень шению числа необходимых
проходов при обработке детали, повышению проиэводительност и, укорочению
и удеш евлению инструме н та и .к сн и1Кению се б естоим ости обработrш детали ,
!{роме т ого , значит ельно разгружается инструме нт (деформирущцая про
тяжка) • рабочие элемен ты rt оторого, и эготов;m: емые обычн о из ме талло1<ера
мических твердых сплавов, бУдУТ более высо.к~стойкими и из условия: их
прочности могут быть изготовлены меньших размеров , чт о при:веде·r .к эко
номии сплава ,
Эф:[Jек'L' внеконтактной деформаци и успешно испо льзовался при разрабо~'
ке новы х технологических процессов обработки отверстий деталей тве рд о
сплав1-шми деfl)ормирукщими протяжктм: , Одн им и з примеров явлнется обра
ботrtа отверстий диаметром 120 мм в детали 700 , 23 , 00 , 062 трактора К-?00
Ленинrр~ского Кировсrtого завода , _ В этом с.цучав только ИОIJОЛьзо ва.ние
эqфекта внеконтактной деформации позволило производить операцию на 80--
тоJ:Шом ПРОТЯЖНОМ С.Танке ,
в· ·табл . 7 даны результаты опытов с натягами на кольцо от I до 2 мм ,
Кроме того, были проведены специальRЫе опыты, которые показали_, что при
меньших натягах и уменьшение силы будет менее значительным , однако уже
при натяге на кольцо 0 , 2 . мм с испоJrьзованием внекон~•актной деформации
сила протягивания: заметно снижается' . , f,1ы еще не располагаем данными ,_ RO-:
торые -поэ:ВоJ1ИЛИ бы рассчитать велйчицу снижения:-· силы-протягивания: ·в -
зависимости от обрабатыt!аемого металла , натяга на кольцо , числа колец
в rруnпе , расстоmшя между кольцами в группе и от други х факторов , Но во
всех случаях , когда необ ходимо снизить силу протягивания:, следует при,.
бегать к использованию внеконтактной деформа~и и, причем для: этого до
статочно rtольца симметрично-нагруженной формы. и оптимально й высоты рас- ••
положить в группе одно за другим без промеJilуточных вту;rок .
53
i ЛИТЕРАТУРА
I. Розенберг A.M .d Розенберг О.А . Обработка отверстий выглажива
к:щими протя-жками. К,, Технiка", 1966.
2. Розенберl' А.М., Розенберг О.А. Краткая метор,ика расчета и про
ектироваlfИЯ •rвердоспла.:вных выгJ~аживаrацих протяжек, к., И-зд. УкрНИИСМИ,
1966.
з. Розенберг А.М., Розенберг о.А. Расчет и проекти-рqваниtJ твемо
сп;~авных выг.лаживак:щих протяжек. М ,, Изд. ГОСИН1И,No 6-6'7\,-393JII3, I967 ,
4. Розенберг А,М. и др . Твердосплавные протяжю1 ДJJЯ обработiш от
верстий методом пластичес1-оrо деформирования, К., Изд . УкрFIИИНТИ, 1968.
5. Розенберг А.М. и др. Прочность твердосп;~ав1шх рабочих э;1емен•1·ов
деформирук:щих про1·яжек. К,, "Технi1щ", !97!,
6 , Альшевс1шй Л,Е, Тяговые усилия при холодном волочении труб. М, ,
МетаJLлургизда~•, 1952.
.
7, Пер.лю1 · и,л. I< расчету тяговых усилий при волочении , - в· кн.:
ОрRаботка металлов давлением, Под ред, И,П.Громова. М,, Металлургиздат,
!9о2,
8, Перлин И,Л,, Ерманок М,3. Теория волочения, М,, "Метал.цургия",
197! ,
9 . Попов Е,А,
-
В кн,: Основы теоRии обработRи металлов давлением,
Под ред, Н.В.Сторожева, М,, Машгиз, I9o9,
ro. Казаневич И.!1. Определение усилий при обжиме и раздаче труб.
-
В кн,: Метод раздачи труб горячим волочением, обмен передовым опытом,
Изд, ЦБНТИ тяжелого машиностроения М,, 1958.
II, I<ош,югоров В,Л, - В ЮJ.: Теория оdраdотни металJiов давJiением,
rл,Х~ . Под ред. И.Я. Тарновщюrо. М., Металлургиздат, 1963·.
!2 , Проскур!IКов ю.r. Дорнование отверс~•ий. Москва-Свердловск, Маш
гиз, I96I,
!3, Стрижаrt n,и, Исследование процесса холодной раздачи труd, Ав
тореф. rщнд. дис., Днепропетровск, 1963,
14, Авицу-р, Обжим II раздача 1'PYd, Конс•rруирование и технолоI'ИЯ ма
шинос'rrюения. - В 1tн,: Тр . амер . оо-ва 1шжечероБ-1!1еХаников, !965,No I.
• 15. Шельвинсюrй Г ,i,r. Тяговое усилие и оптимальная геометрия • ин
струмента пр11 дорновании 01·nерстюi с 6о~шнми на•rшами, - В кн.: Упроч
ня1СЩе-калибрукщие методы. обрабо1·1ш деталей, Изд. РЮХМ, Ростов н/д, 1970.
16, Розенберг А.М. и др, Динамомет]) для измерения си.n. протлrиваrrия.
Технолоrия и организация производства, 1966, ,JI 5,
17. Мончею(о В,П, Исследование и внедрение процесса дорнования от
верст,rй с большими натягами в деталях 1·ипа втулок и гильз, Автореф,канд,
дис , Ростов 11/Д, !967,
•
.
I8, Монченко n.п~ Оdрабоша отверс1·ий дорнованием с dоJiьшими натя
гами в де•rалях тишi втулок и эаго1•овОI(, - В кн.: Раэмерно-чистовая: оd
рабоша дета.лей машин пластичесюш деформированием взамен odpadO 'I'lШ ре- •
занием~ м., Изд, J!ИИMAlll, !965,
.
Ict , нада11 А. Пластичнос~'Ь и разрr,шение шер;цых тел, М., ИЛ, 1954,
.2 0, Проскуряков Ю,Г., Шельвинсrtю:i Г,И. Конта~tтные давления при
дорновании отверстий с большими натягами, - В кн.: Исследование техно
JJогичесr(ИХ процессов упрочняк:ще-1tаJ1ибрущей и деформирукщей обраdот1ш
iлетаJLЛов, Ростов н/д, Изд. рю:хм, 1970,
•
•
21, Чепурко М,И. Внекщ1та.ктная деформация при производстве труб
и ее влияние на сопротивление деформации , - БlQЛ, научно-техн. информа- .
ции, Jf, 4..::!5, М" МетаJИУргиэ;п,а•r, !958,
·-·
.
__
.
______ __ _
22, Розенберг А,М.- и·~р. ЭфJ)ект вдеl<ОНТа!tТНОЙ деdJОР,Мации. - В кн.:
Синтетические aJJмaзu,t в, 3 27). I<,, "Наукова :цумка",t 1973,
23. Авт, свид, .No 298 3.
-
Бюл. изо6р., !971, Jt1 II.
24 • . Розенберг А;М. и др, Новая комп;~еr,сная методика исrштани.я тех
нологических смазок для обрабо1•ки метаJiлов давлением, ~ В к:н .: Техно
J1огичес1,ие смаз1ш, в.п. · К,~ Изд, У1,рНИШIТИ, I97I,
25. А:в'l' , свид. Jr. 27'3ЗЬ7,
-
БК\11, иэо6р,, !970, No 20,
26. Авт. сви;д. Jr. 301235.
-
Б!QЛ, и·зоор ., 1971, Ji 14,
.
_
27, Пономарев 2,д . и др, Расче'rы на прочность в машиностроении .
т ,П, М., Мащгиз , !9v8 ,
28. Смирнов-Ал яев Г , А. Сопротивление материалов плас·rичес1tо му де
ф ормированию, М.-Л., Маши~з, I96I. ,
54
Содержание
вв~ .......................~ ........................~ . . . . . . . . з
ОБОРУДОВАНИЕ АППАРАТУРА, ОБРАБАТ!IВАИVIЫЕ t/Lд.ТЕРИМ!Ы И УСЛОВИЯ:
IП'ОВFдЕНИЯ эКСПЕРИv1ЕНТА ••••••••••••••••••• ~ ••••••••••••• .,. • • • • • •
7
Методика проведения: эксперимыпов • , •••••••••••••• , • , • • • • • • • • • • •
9
Динамоме тр с И!iдУКТИВ1Ш МИ датчиками для: измерения: СИJШ про 'l'Я-
rива.ния••..•..•,•....••.•.•••.•..••••.•.••..•........•.......•
Il
Тензометрический динамометр для: измерения силы протягиван ия•••• 12
Тензометрич еск ий динамометр для: измерения си.ш при прошивани и • • 13
Устройство дм и змерения пути перемещения рабочей каретки про
т.fIЖНоrо станка и скорости протягивания ••••••••••• ·. .. .. .. .. .. . ..
16
• ТОЧНОСТЬ УРАВНЕНИЙ ПРЕдJЮЖЕННЫХ ДЛЯ РАСЧЕТА · СИЛЫ Ш'ОТЯП1ВАIIИЯ 1 •
РЛЗЛИЧНЫМИ АВТОРАМЙ ••••••••••••••••••••••••• •••••••••••••••••• ,
I8
ЭМПИРИЧИ:КИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДЛЯ РАСЧЕТА СИЛЫ ПРОТЯГИВllliИН ...... ••.
21
B.illiЯНиe толщинн стенки детали на силу протяrиnания • , • .•.........
22
Влияние натяга на 1tольцо, сумv.арноrо натяга и диаме•rра от ве·р-.
стия на си.пу протягивания при бес1tонечной тоJПЦине стеню~ •••• r. . 2 5
ВJUЩНие основных факторов процеоосj, на силу протягивания отвер-
стии в дета.лях с конечной тоJПЦиной стенки •• • •• •• • • ••;•••••••·•• 28
Учет ко,щевоrо :эфректа и числа колец, одновремеШiо находящихся
в контакте о изделием., при расчете ои.лы протяrиванм •••••• • • • • ,
43
И:ШОЛЬЗОВАНИЕ ВНЕКОНТАRТНОЙ .Д:WОРМАЦИИ . дIО.'АЛИ ДЛЯ YMEHblllEHWI
СИЛЫПРОТ.ЯГИВАНИЯ____•.•-••••••••••••·•••••••••••••••••••••••••••••••.,
49
•ЛИТЕРлm.А1 ••.•••• •• •' · ····••.•······ · .. ·· ·· ·· · · ·· ·· ~ ···о• • ····· · · .. .... 54:·
55
Александр Минеевич Розенберг, Олег Александрович Розенберг,
Анатолий Дмитриевич Крицки:й, Юрий Федорович Бусел
РАСЧЕТ СИIШ ПРОТЯГИВ.АНИiI ОТВЕРСТИЙ
ТВЕРДОСПЛА.ВНОЙ дЕФОРМИРУ!ОО\ЕЙ IJРОТЯШШЙ
(Науч~!(}--Т0IО-!ИЧ6СКШi информация:)
Печатае~•ся по постановлению ученого совета
Иr-ю•rитута сверхтвердых мате1Jиалов .АН УССР
•
Редактор Л,Д,Прокрпенко
:Художественный peдait•.rop Н.И,nозный
Технический редактор Т,М.3у6рицкая
I{орректор В,С,Якуоенко
Подписано к печати 4,УП 1975 r, ВJ? 02083, Бумага оФс • .~ 2, 60х84 I/I6.
Усл.печ.листов 3,25. Уч.-иэд.дистов 3 , 5?. Тираж I000 . Зак , J~s-~·в·
Изд. и, l32И, Uена 23 коп . .
.
..
.
.
.
.
Издательство "На:tкова дУМRа", Киев, Репина , 3 ,
. l{невскм
ТШ!Оrl)афия научной 1шиги республика.нсrшго производственного
•о&.ьединения "Полиграфкниrа" Госкомиэдата УССР ,
Киев, Репш~а, 4,
1