Протяжки

Протягивание является одним из наиболее производительных видов обработки металлов резанием. Высокая производительность при протягивании объясняется большой суммарной длиной режущих кромок, одновременно участвующих в срезании металла.

Протягивание позволяет получить обработанные поверхности с высокой степенью точности. Внутренние протяжки предназначались сначала для обработки цилиндрических и фасонных отверстий. Сейчас протягивание стало применяться и для обработки наружных поверхностей. Вначале с помощью протягивания обрабатывали только плоские поверхности, а затем по мере развития и усовершенствования методов наружного протягивания стали обрабатывать поверхно- сти, имеющие сложную конфигурацию.

Протяжки являются сложным и дорогостоящим специальным инструментом, изготовляемым для обработки определенных деталей. Поэтому экономическая эффективность от их применения в полной мере выявляется лишь при массовом и серийном характере производства. Однако на предприятиях с единичным и мелкосерийным выпуском изделий протяжки могут дать весьма значительный экономический эффект, если формы обрабатываемых поверхностей и их размеры нормализованы.


Методы протягивания и протяжной инструмент непрерывно совершенствуются. В настоящее время в промышленности применяется несколько схем протягивания. Наиболее простой является схема протягивания, при которой осуществляется возвратно-поступательное относительное движение инструмента и заготовки (рис. 2.14). Эта схема используется как при обработке внутренних, так и при обработке наружных поверхностей на универсальных протяжных станках.

Для обработки отверстий протяжка имеет форму стержня, поперечное сечение которого соответствует поперечному сечению обработайной детали. На наружной, рабочей поверхности исходного стержня создаются режущие зубья, диаметральные размеры которых увеличиваются к концу протяжки. За счет постепенного увеличения диаметральных размеров зубьев происходит срезание металла только при поступательном движении протяжки относительно детали. Последние профилирующие зубья протяжки имеют режущие кромки, расположенные на поверхности исходного стержня, что и обеспечивает формирование заданной поверхности детали.

Протягивание отверстий производится в такой последовательности: заготовка с предварительно просверленным отверстием насаживается на переднюю направляющую часть протяжки, которая своим хвостовиком присоединяется к тяговому патрону станка. В процессе рабочего хода протяжка протягивается кареткой станка сквозь отверстие в заготовке, которая при этом упирается в опорную плоскость

 

 

Протяжки

 

 

станка или приспособления и удерживается на ней силой трения. Когда протяжка пройдет сквозь отверстие в заготовке, обработанная деталь падает в корыто станка либо рабочий снимает ее со стола. Затем дается обратный ход, отсоединяется протяжка от тягового патрона, очищается от стружки, после чего весь цикл работы повторяется.

При обработке отверстий на вертикальном станке со вспомогательным верхним цилиндром после протягивания очередной заготовки протяжка своим задним хвостовиком автоматически присоединяется к вспомогательному патрону, отсоединяется от тягового патрона и поднимается в исходное положение для обработки новой заготовки. Затем рабочий устанавливает на столе станка обрабатываемые детали и после включения рабочего хода протяжка при помощи верхнего вспомогательного цилиндра вводится в предварительно обработанное отверстие, захватывается тяговым патроном и протягивается сквозь заготовку, после чего цикл повторяется. В этом случае производят только смену обрабатываемых заготовок и очищают протяжку от стружки, если она не смывается струей смазывающе-охлаждающей жидкости. По аналогичному полуавтоматическому циклу работают и некоторые горизонтально-протяжные станки.

Протяжка, предназначенная для обработки наружных поверхностей, представляет собой призматическое тело, на рабочей поверхности которого образованы режущие зубья. Высотные размеры режущих зубьев увеличивают к концу протяжки. Благодаря этому происходит срезание металла только при поступательном движении протяжки относительно заготовки.

Наружные протяжки, а также заготовки жестко закрепляются на вертикально-протяжных станках, за счет чего и обеспечивается определенное относительное движение и расположение инструмента и детали в процессе обработки. Определенное взаимное расположение и относительное перемещение инструмента и заготовки создаются с помощью соответствующих приспособлений и на горизонтально-протяжных станках при работе наружными протяжками. Из наружных протяжек наиболее распространены плоские протяжки для обработки одной или нескольких плоских поверхностей. Конструкция протяжки и ее размеры в значительной степени предопределяются принятой схемой резания.

В настоящее время широко используются обыкновенные плоские протяжки с профильной схемой резания (рис. 2.15, а). В этом случае стружка срезается параллельными слоями во всю ширину протягиваемой поверхности. Для разделения стружки по ширине на режущих зубьях протяжки профильной схемы резания в шахматном порядке выполняют стружкоразделительные канавки. При протягивании узких плоскостей шириной менее 10... 12мм протяжки можно не снабжать стружкоразделительными канавками. Толщина среза при проектировании профильных протяжек выбирается в зависимости от свойства обрабатываемого материала в пределах 0,04...0,2 мм. Первый зуб протяжки при обработке черных поверхностей выполняется усиленным, с шагом в 1,5.. .2,0 раза большим шага остальных режущих зубьев, так как зуб обычной формы часто выкрашивается или ломается при

 

 

Протяжки

 

 

встрече с твердой коркой. Для большей плавности работы и лучшего схода стружки зубья плоских протяжек делают наклонными. Угол наклона зубьев λ = 10 ...45°. Направление наклона зубьев желательно выбирать таким, чтобы боковая составляющая силы резания была направлена на более прочную часть детали. Необходимо также, чтобы боковая составляющая силы резания, действующая на протяжку, воспринималась жесткой опорной и не была направлена на элементы крепления. Для уравновешивания боковых усилий при протягивании широких плоскостей целесообразно применять две протяжки с различным направлением наклона зубьев. Из-за малых толщин среза протяжки профильной схемы резания получаются значительной длины и относительно быстро изнашиваются. Поэтому подобно внутренним протяжкам для наружных протяжек характерна тенденция замены профильной схемы резания на другие схемы, обеспечивающие большую толщину и меньшую ширину среза. Применяются, в частности, плоские протяжки с последовательной (генеральной) схемой резания. Эти протяжки предназначены для обработки заготовок относительно небольшой ширины после ковки или штамповки, имеющих на поверхности корку. Такие протяжки для широких плоскостей получаются довольно большой длины,что усложняет их конструкцию и эксплуатацию. Рассматриваемые протяжки подразделяются на прямые односторонние (рис. 2.15, б), прямые двусторонние (рис. 2.15, в), наклонные односторонние (рис. 2.15, г) и наклонные сдвоенные {рис. 2.15, д). Протяжки с последовательной схемой резания снимают припуск боковыми кромками в виде узких слоев, расположенных нормально или наклонно под углом φ к обрабатываемой поверхности. На таких протяжках угол φ = 60...90°.

Протяжки имеют равные по высоте, но разные по длине режущие зубья. Толщина среза при рассматриваемой схеме обработки в несколько раз больше, чем у протяжек профильной схемы резания. При обработке стали и чугуна она колеблется в пределах 0,15... 1,0 мм.

Наклонные протяжки кроме главных режущих зубьев имеют также зачищающие вспомогательные зубья на стороне протяжки, прилегающей к обрабатываемой поверхности. Позади черновых наклонных протяжек устанавливается обычная плоская протяжка профильной схемы резания, которая имеет 6..,10 зубьев и производит чистовую обработку. Протяжки рассматриваемых конструкций при обработке широких плоскостей получаются значительной длины. Поскольку каж- дый зуб протяжки имеет относительно небольшую активную длину .режущей кромки, то основное преимущество протяжек как высокопроизводительного инструмента, имеющего огромную длину одновремен- но работающих кромок, ослабляется. С этой точки зрения более целесообразна трапецеидальная схема резания (рис. 2.15, е), у которой первая группа зубьев вырезает в припуске относительно узкие трапецеидальные канавки, а следующая за ними группа зубьев с прямыми гладкими режущими кромками срезает оставшиеся выступы. Последний зуб второй секции протяжки меньше на 0,04...0,02 мм, чем последний зуб первой секции протяжки. Трапецеидальные шлицы первойсек- ции протяжки фрезеруются и шлифуются на проход. Шлифование осуществляется при поднятом на 1... 1,5 мм заднем конце протяжки, бла- годаря чему создаются положительные задние углы на вспомогатель- ных боковых режущих кромках трапецеидальных зубьев. Протяжки с трапецеидальной схемой резания просты в изготовлении, допускают большое количество переточек, имеют благоприятную геометрию зубьев и соответственно высокую стойкость.

При обработке длинных деталей актуальной является задача непрерывного удаления стружки из зоны резания. Эта задача выполнима, если наклон дна стружечной канавки равен 10...35°и угол наклона режущей кромки λ = 10...30°.

Протяжки для обработки наружных фасонных поверхностей могут также проектироваться на базе профильной и последовательной (гене- раторной) схем резания (рис. 10.4).

В настоящее время в связи с широким распространением протягивания деталей из жаропрочных и нержавеющих труднообрабатываемых сталей и сплавов большое внимание уделяется вопросам разработки и совершенствования конструкций твердосплавных протяжек. Твердо- сплавная протяжка, как правило, является сборным режущим инструментом, состоящим из корпуса и твердосплавных режущих элементов.

Для повышения производительности труда используются схемы непрерывного протягивания. В этом случае заготовки перемещаются относительно неподвижной протяжки. Чтобы обеспечить прямолинейное движение обрабатываемых деталей относительно неподвижной протяжки, необходимо использовать замкнутую цепь с рядом приспособлений, которые скользят по' направляющим станины (рис. 2.14, б), Закрепление заготовок в приспособлениях и их освобождение после обработки осуществляются автоматически или вручную.

Относительное движение протяжки и детали может быть вращательным. При этом заготовки закрепляются на вращающемся круглом столе и проходят под протяжкой, прикрепленной к неподвижному кронштейну (рис. 2.14, в).

Вращательное движение относительно неподвижной заготовки может совершать также протяжка, представленная на рис. 2.14, г. При круговом протягивании обработанная поверхность детали создается в форме поверхности вращения. В частном случае она может быть плоскостью, которую можно рассматривать как поверхность вращения прямой линии вокруг оси, ей перпендикулярной. Приближенно, обработанную поверхность детали можно считать цилиндрической, когда расстояние от оси вращения до зоны обработки будет большим.

Чтобы в процессе кругового протягивания получить требуемую поверхность, необходимо расположить профилирующие участки режущих кромок зубьев протяжки на поверхности детали. Зубья, вступающие в работу раньше профилирующих, должны в момент резания располагаться на различных, постепенно увеличивающихся, расстояниях от поверхности детали, чтобы обеспечить целесообразную толщину среза. При круговом протягивании отсутствует обратный ход, что соответственно ускоряет процесс обработки.

Относительное движение протяжки и заготовки может быть винтовым, что используется при протягивании винтовых канавок. Винтовое движение является совокупностью поступательного и вращательного движений. Вращательное движение принудительно сообщается протяжке или заготовке. Может использоваться также самовра- щение протяжки или заготовки. Принудительное вращение протяжки обеспечивается различными способами, например с помощью пальца (рис. 2.14, д) или ролика, скользящего по винтовой канавке на протяжке, копирной линейки, от копирного винта через зубчатую пару, путем настройки соответствующей кинематической цепи станка и т. п. Обработку винтовых канавок с углом наклона до 10° можно производить при самовращении протяжки или детали, соответственно установленных на шариковых опорах. Протягивание с самовращекием применяют при сравнительно невысоких требованиях к точности обработки.

Для получения требуемой поверхности при обработке необходимо, чтобы профилирующие участки режущих кромок зубьев протяжки располагались на поверхности детали и при винтовом движении инструмента относительно заготовки описывали требуемую поверхность. Постепенное углубление зубьев протяжки в материал заготовки обеспечивается режущими кромками зубьев, расположенных на различных (выбранных определенным образом) расстояниях от поверхности детали. Винтовое протягивание находит применение при обработке винтовых шлиц, при нарезании резьбы специальных профилей в гайках с помощью метчиков-протяжек и т. п.

Протягиванием обрабатываются также наружные поверхности тел вращения с прямолинейными или криволинейными образующими. Схема такой обработки (рис. 2.14, е) включает относительно быстрое вращение заготовки вокруг своей оси, которое является главным движением резания. Наряду с этим протяжка движется прямолинейно, касаясь обрабатываемой поверхности. Каждый зуб такой протяжки можно рассматривать как тангенциальный фасонный резец. Постепенное углубление при работе зубьев протяжки в материал заготовки обеспечивается режущими кромками зубьев, расположенных на различных расстояниях от опорной плоскости инструмента. Благодаря этому минимальное расстояние от режущих кромок до оси заготовки от зуба к зубу меняется, что и определяет размеры слоев металла, срезаемых каждым зубом.

Протягивание поверхностей вращения может производиться также спиральными протяжками (рис. 2.14,ж). При обработке осуществляется быстрое вращение детали вокруг своей оси и относительно медленное вращение протяжки вокруг ее оси. Обработка производится за один оборот протяжки. Постоянное углубление зубьев протяжки в материал заготовки происходит в результате расположения режущих кромок зубьев на спиральной поверхности, т. е. на разных расстояниях от оси. Чтобы при обработке получить требуемую поверхность, необходимо профилирующие участки режущих кромок зубьев расположить на поверхности вращения. Ось этой поверхности совпадает с осью протяжки, и она при обработке касается поверхности детали.

При обработке внутренних поверхностей вращения используются спиральные протяжки, а наружных поверхностей вращения — кольцевые протяжки с внутренними зубьями. Режущие кромки зубьев такой протяжки располагаются на разных расстояниях от оси, что позволяет последовательно углубляться зубьям инструмента в материал заготовки По сравнению со спиральными протяжками кольцевые протяжки имеют увеличенную дугу контакта каждого зуба с материалом заготовки, что способствует повышению производительности.

В последнее время получили распространение более сложные схемы протягивания методом обкатки фасонных поверхностей двойной кривизны, конических прямозубых колес и других деталей. При протягивании по методу обкатки прямозубых цилиндрических зубчатых колес (рис. 2.14, и) в качестве инструмента используется реечная протяжка, которая совершает прямолинейное движение. Скорость этого движения составляет определенный угол с осью реечной протяжки. Заготовка принудительно вращается вокруг своей оси. Скорость этого вращения должна быть согласована со скоростью движения инструмента. Составляющая скорости инструмента в плоскости, перпендикулярной к оси детали, должна быть равна окружной скорости заготовки на делительной окружности. Этим обеспечивается условие обкатки заготовки по рейке-инструменту.

При протягивании прямозубых колес ось заготовки наклоняется под тем углом, под которым расположены зубья рейки-инструмента. Каждый зуб рейки-инструмента снимает материал одной определенной впадины колеса. Чтобы обеспечить обработку всех зубьев колеса, необходимо иметь широкую и длинную протяжку. Поэтому обычно применяют протяжки с двумя-тремя реечными выступами, проводя работу в несколько проходов.

Смотрите также