Что такое подъем на зуб протяжки

Опубликовано: 26.04.2024

2014-01-25
7836

Обработка заготовок на протяжных станках

Протягивание – лезвийная обработка резанием открытых поверхностей; главное движение, прямолинейное возвратно-поступательное, придается режущему инструменту (протяжке или прошивке), движение подачи заложено в конструкции режущего инструмента в виде подъема на зуб.

Подъем на зуб – превышение по высоте или ширине размера режущей части зуба по отношению к предыдущему зубу.

По характеру движения режущего инструмента различают протяжки (инструмент вытягивается из отверстия) и прошивки (инструмент проталкивается в отверстие).

Протягивание – высокопроизводительный процесс обработки наружных и внутренних поверхностей, обеспечивающий высокую точность формы и размеров обработанной поверхности. При протягивании профиль обработанной поверхности копируется профилем режущих зубьев, поэтому протяжки – узкоспециальный инструмент, применяемый для обработки поверхностей со строго заданными формой и размерами.

По характеру обработанной поверхности различают внутренние и наружные протяжки.

Внутренние протяжки предназначены для обработки круглых, квадратных, многогранных и шлицевых отверстий, а также шпоночных и других фигурных пазов. Промышленностью выпускаются стандартные внутренние протяжки: круглые переменного резания диаметром 10–90 мм; обрабатываются отверстия по 7–9-му квалитетам, Ra 0,63–2,5 мкм; для протяжки квадратных отверстий со стороной квадрата 10–60 мм; обрабатываются отверстия по 11–12-му квалитетам, Ra

Наружные протяжки предназначены для обработки наружных поверхностей, пазов, уступов, являются специальным видом инструмента, поэтому не стандартизованы. При наружном протягивании, которое применяется вместо строгания, фрезерования, шлифования, за одну операцию обрабатывают как можно больше сопряженных поверхностей, для этого протяжки соединяют в блоки.

Круглая протяжка (рис. 10.31) состоит из следующих элементов. Замковая часть 1 (хвостовик) служит для закрепления протяжки в патроне тягового устройства станка; шейка 2 – соединительная поверхность. Направляющий конус 3 и передняя направляющая часть 4 служат для центрирования заготовки в начале резания. Режущая часть 5 состоит из режущих зубьев, высота или ширина которых увеличиваются на высоту срезаемого слоя, и служит для срезания основной доли припуска. Для облегчения образования стружки на режущих зубьях в шахматном порядке выполняются стружколомные канавки. Калибрующая часть 6 предназначена для придания обработанной поверхности окончательной формы, необходимой точности и шероховатости. Она состоит из калибрующих зубьев, форма и размеры которых соответствуют форме и размерам обработанной поверхности. Задняя направляющая часть 7 необходима для поддержания протяжки при выходе ее из обработанного отверстия.

Круговая протяжка (рис. 10.32) – сложный специальный инструмент, предназначенный для наружного протягивания фасонных поверхностей (обычно для нарезания зубчатых венцов). На образующей вращающегося корпуса 9 болтами 10 закреплены блоки 8 с черновыми режущими зубьями.

По направляющим паза корпуса перемещается подвижный элемент 5, на образующей которого размещены блоки 6 с чистовыми (профилирующими) зубьями. Между последним чистовым и первым черновым зубьями находится свободный сектор 7, необходимый для подвода (отвода) протяжки в зону резания (и из нее) и для делительного поворота заготовки при нарезании зубчатого венца. Корпус 9 протяжки крепится к инструментальному шпинделю станка 1 болтами 12.

Прямолинейное перемещение чистовых зубьев относительно заготовки обеспечивается суммированием вращательного движения корпуса протяжки и возвратно-поступательного перемещения подвижного элемента. Последнее достигается взаимодействием следящих роликов 3 с копиром 13, установленным на станине 2 станка. Следящие ролики, прижимаемые к копиру пружиной 11, установлены под каждым чистовым зубом.

Прошивка 3 (рис. 10.33) проталкивается в отверстие заготовки 4 штоком поршня 2 пресса. Заготовка устанавливается на столе 1 пресса. Поскольку прошивка работает на сжатие, ее длина ограничена (не более 15 диаметров), поэтому прошивки обычно применяются для получистовой правки цилиндрических отверстий.

Черновые и чистовые зубья протяжек имеют различную геометрию. Черновые зубья (см. рис. 10.31, сечение А–А) выполняются острозаточенными.

Задний угол для внутренних протяжек равен 3°, для наружных – 3–8º. Передний угол выбирается в зависимости от свойств обрабатываемого материала в пределах 10–20°. Шаг между зубьями выбирается из требования одновременности работы не менее трех зубьев. Подъем на зуб – 0,06–0,3 мм/зуб.

Рис. 10.31. Круглая протяжка: 1 – замковая часть; 2 – шейка; 3 – направляющий конус; 4, 7 – пер дняя и задняя направляющие части соответственно; 5 – режущая часть (режущие зубья); 6 – калибрующая часть (калибрующие или чистовые зубья); V – движение резания; f – ленточка; Sz – подъем на зуб; t – шаг между зубьями; α, γ – главные задний и передний углы соответственно

Рис. 10.32. Круговая протяжка: 1 – инструментальный шпиндель; 2 – станина; 3 – следящие ролики; 4 – упор; 5 – подвижный элемент; 6, 8 – резцовые блоки; 7 – свободный сектор; 9 – корпус; 10, 12 – болты; 11 – пружина; 13 – копир

Рис. 10.33. Прошивание: 1 – стол; 2 – шток поршня; 3 – прошивка; 4 – заготовка; V – движение резания

Рис. 10.34. Схемы срезания припуска: а – профильная; б – генераторная; в – групповая

Чистовые зубья (см. рис. 10.31, сечение Б–Б) выполняются с ленточкой, равной 0,02–0,3 мм. Передний угол выбирается в зависимости от свойств обрабатываемого материала в пределах 0–15°. Нулевой передний угол обычно назначается для профильных протяжек, что позволяет не потерять геометрическую точность зубьев при переточках. Шаг между зубьями t выбирается из требования участия в работе только одного зуба. Подъем на зуб – 0,015–0,03 мм/зуб.

При протягивании фасонных внутренних поверхностей в заготовке сверлится цилиндрическое отверстие. Затем производится протягивание до получения необходимого профиля. При протягивании применяются несколько схем срезания припуска, а следовательно, и профилирования зубьев протяжки.

При профильной схеме (рис. 10.34, а) черновые и чистовые зубья профилируются по кривой, эквидистантной (равноудаленной) обработанной поверхности. Такая схема обеспечивает высокую геометрическую точность обработанной поверхности, очень простое профилирование и переточку зубьев. Но от зуба к зубу возрастает длина режущей кромки, что приводит к необходимости уменьшать подъем на зуб. Протяжки получаются настолько длинными, что приходится разбивать обработку на несколько этапов.

При генераторной схеме (рис. 10.34, б) черновые зубья профилируются дугами окружности или сочетанием дуга окружности – кривая, эквидистантная профилю, т. е. обрабатываемый профиль генерируется зубом протяжки.

Элементы конструкции и геометрические параметры протяжек

Составные части внутренних протяжек показаны на примере круглой протяжки для обработки цилиндрического отверстия (рис. 1 45).

Рабочая часть, включающая режущую часть lр, выполняющую работу по удалению припуска, и калибрующую lк, окончательно формирующую размеры отверстия и качество обработанной поверхности, является основной частью протяжки. Она состоит из зубьев остроконечной формы, имеющих переднюю поверхность 1, заднюю 2 и спинку 3 (см. рис. 1.44). Каждый зуб в отдельности представляет собой резец с присущими ему геометрическими параметрами, передним углом γ, задним углом α, углом заострения β, углом резания ϐ, которые, как и у резца, задаются в нормальной секущей плоскости между соответствующими поверхностями зуба и координатными плоскостями: основной и плоскостью резания Основная плоскость, перпендикулярная к вектору скорости резания, и плоскость резания взаимно перпендикулярны и перпендикулярны к плоскости чертежа. Для протяжек с прямыми зубьями, перпендикулярными к ее оси (рис. 1.44), плоскость чертежа является нормальной секущей плоскостью. У протяжек с наклонным зубом (плоские) или винтовым зубом (круглые) зубья имеют угол наклона главной режущей кромки λ, между режущей кромкой и основной плоскостью (см. рис. 1.52, а).

Геометрические параметры калибрующих зубьев на рис. 1.44 обозначены индексом «к». Шаг зубьев t, ширина задней поверхности зуба g, глубина h и форма R и r стружечной канавки, а также подъем на зуб Sz являются основными элементами конструкции рабочей части протяжки. Они зависят от размеров и формы обработанной поверхности, припуска на обработку, принятой схемы резания, периода стойкости протяжки, обрабатываемого материала, заданного качества обработанной поверхности и других факторов. Параметры протяжки выбираются оптимальными по критерию минимума приведенных затрат, которые минимальны при наименьшей длине и высокой стойкости протяжки, обеспечивающей большое количество переточек.

Режущая часть протяжек групповой схемы резания дополнительно подразделяется на обдирочную, переходную и чистовую части. На обдирочной и переходной частях зубья объединены в группы (секции) одинакового диаметра, а подъем задается на секцию зубьев, больший для обдирочных секций. Чистовые зубья имеют самый малый подъем, причем на каждый зуб. Такой принцип конструирования преследует цель удаления основного припуска минимальным числом зубьев с обеспечением требуемого качества обработанной детали чистовыми зубьями протяжки. Это позволяет сделать протяжку минимальной длины. Диаметр первого режущего зуба равен минимальному диаметру отверстия до протягивания, а диаметр последнего режущего зуба — диаметру калибрующих зубьев протяжки. Число зубьев зависит от припуска на обработку и подъема на зуб.

Зубья калибрующей части протяжки не имеют подъема на зуб. Их диаметр должен обеспечить максимально допустимый размер отверстия. Чем меньше шероховатость обработанной поверхности и выше ее точность, тем больше число калибрующих зубьев протяжки.

Передняя lпн и задняя lзн направляющие (рис. 1.45) служат для центрирования и направления протяжки но отверстию детали в момент начала и окончания работы. Форма и поперечные размеры передней направляющей соответствуют форме и минимальным размерам отверстия до обработки. Задняя направляющая чаще всего имеет форму окончательно обработанного отверстия с минимально допустимыми размерами.

Хвостовик lх, шейка lш, переходной конус luк и задняя замковая часть lзч (рис. 1.45) являются присоединительной частью протяжки. За хвостовик, закрепленный в тяговом патроне станка, протяжку протягивают через обрабатываемое отверстие. Размеры и форма хвостовика зависят от диаметра протяжки и зажимного патрона Переходный конус облегчает ввод протяжки в отверстие обрабатываемой детали. Длины переходного конуса и шейки выбираются такими, чтобы при положении детали, как показано на рис. 1.45, обеспечить возможность соединения хвостовика протяжки с патроном протяжного станка. Размеры площади поперечного сечения шейки должны быть меньше размеров площади опасного сечения на рабочей части, чтобы в случае разрушения протяжки по присоединительной части ее можно было восстановить.

Задней замковой частью протяжку соединяют с кареткой обратного хода станка для возврата протяжки в исходное положение. Делается это только у протяжек, работающих по автоматическому или полуавтоматическому циклу.

Разновидностью внутренних протяжек являются прошивки, которые в отличие от протяжек работают не на растяжение, а на сжатие, их проталкивают через отверстие. Во избежание продольного изгиба прошивки делают короче протяжек, поэтому для полного удаления припуска выпускается комплект прошивок из нескольких штук. Кроме того, у прошивок нет присоединительной части.

Наружные протяжки не имеют хвостовиков и направляющих частей. Крепятся они телом на плите и вместе с ней на каретке протяжного станка, перемещающейся по направляющим станины. Схемы работы плоских наружных протяжек показаны на рис 1.46.

Особенности конструкции протяжек разных типов

Протяжки одинарного резания имеют подъем на каждый зуб. Они работают по профильной или генераторной схемам резания и называются соответственно профильными (рис. 1.47) и генераторными (рис. 1.48).

У профильных протяжек каждый режущий зуб имеет форму окончательно обработанной поверхности, но меньшего размера. Окончательная форма и размеры поверхности образуются единовременно, последним режущим зубом (см. рис. 1.47). Профильная схема резания применяется только при протягивании круглых отверстий, полукруглых и плоских поверхностей, так как при более сложной форме изготовление профильных протяжек сильно усложняется.

Генераторные протяжки удаляют припуск параллельными слоями (рис. 1.48, в, г) или слоями в виде дуг концентричных окружностей (рис. 1.48, а, б). Размеры и форма обработанной поверхности воспроизводятся постепенно (генерируются) вспомогательными кромками каждого режущего зуба. Рабочая часть таких протяжек предcтавляет собой деталь, сопряженную с обрабатываемой, на которой нарезаны круглые или плоские зубья. Такие протяжки можно представить себе круглыми (рис. 1.48, а, 6) или плоскими (рис. 1.48, г) с вышлифованным на всей длине их рабочей части профилем, обратным профилю обработанной поверхности.

Стойкость генераторных протяжек, за исключением плоских, ниже, чем профильных, так как при такой конструкции задние вспомогательные углы α1 у вспомогательных режущих кромок, отделяющих срезаемый слой по толщине Sz равны нулю (рис. 1.48). Однако генераторные протяжки но сравнению с профильными проще в изготовлении и за гонке задних поверхностей. Кроме того, для обработки сложныx поверхностей выполнить протяжки по профильной схеме вообще невозможно. Поэтому генераторные протяжки повсеместно применяются при обработке деталей сложной формы. При необходимости получения повышенной точности и меньшей шероховатости обработанной поверхности обработку выполняют по комбинированной схеме резания, снабдив генераторную протяжку несколькими последними профильными зубьями п, как это показано на примере плоских протяжек (см. рис. 1.46, б, в).

Для облегчения отделения стружки на режущих зубьях протяжек одинарного резания делают узкие стружкоразделительные канавки 1, расположенные в шахматном порядке от зуба к зубу (см. рис. 1.47, 1.48). В результате образуются вспомогательные режущие кромки, отделяющие каждый участок среза по толщине. Величина задних углов на них (вспомогательных задних углов α1) зависит от формы канавок и чаще равна или близка к нулю. Это также является недостатком протяжек одинарного резания.

Протяжки групповой схемы резания имеют подъем на группу (секцию) зубьев. В секции может быть два и более зубьев одинакового размера. Работа между ними распределена равномерно по ширине среза: каждый зуб секции срезает одинаковый по длине периметра слой металла. Первые зубья секции называют прорезными, они режут своими выступами, расположенными в шахматном порядке от зуба к зубу, а последний зуб секции — зачистным. Он имеет полный профиль и срезает оставшуюся от прорезных зубьев часть слоя. Чтобы гарантировать отсутствие трения зачистного зуба по обработанной прорезными зубьями поверхности, его высоту делают на 0,02—0,03 мм меньше, чем у прорезных зубьев секции. Схемы резания такими протяжками показаны на рис. 1.49 слева, а элементы конструкции протяжек, работающих по этим схемам, — справа.

Для разделения стружки и образования режущих выступов на прорезных зубьях прорезаны широкие канавки в виде шлицевых впадин у протяжек шахматной схемы резания (рис. 1.49, а), в виде выкружек у протяжек переменной схемы резания (рис. 1.49, б, г), в виде плоских граней у протяжек многогранной схемы резания (рис. 1.49, в) и в виде плоских фасок у пазовых протяжек (рис. 1.49, д).

Протяжки групповой схемы резания имеют ряд преимуществ перед протяжками одинарного резания.

Сила резания при протягивании часто ограничивается прочностью протяжки или мощностью протяжного станка. Каждый зуб групповой протяжки срезает слой меньшей ширины, но большей толщины. При одинаковой площади сечения среза сила резания меньше при срезании слоев узких, но толстых (на силу резания большее влияние оказывает ширина среза). В результате при той же силе резания каждый зуб групповой протяжки может работать с большим сечением среза Число зубьев протяжки меньше, она получается в 1,5—2 раза короче, а поэтому дешевле и производительнее, чем протяжка одинарного резания. Такие протяжки, как и другие инструменты, работающие с увеличенной толщиной среза и уменьшенной шириной, а также присущие им схемы резания называют прогрессивными.

Способ разделения стружки, кроме шахматной схемы, обеспечивает достаточной величины вспомогательные задние углы α1 на вспомогательных режущих кромках. Теплонапряженность уголков зубьев у протяжек группового резания меньше, так как больше угол при вершине ε (см. рис. 1.47—1.49). В результате увеличенной толщины среза зубья работают под упрочненным, наклепанным слоем. Все это двукратно повышает стойкость и общий срок службы групповых протяжек по сравнению с одинарными.

Не выбрасывайте отходы вторично перерабатываемого сырья, а сдавайте его в специализированные пункты по приему втор сырья ООО «ВторРессурс». Избавляетесь от мусора не загрязняя при этом окружающую среду!

При протягивании пазов одинарными протяжками с полной шириной среза стружка, упрочненная и увеличенная по ширине от усадки, наносит царапины на боковых сторонах паза, что исключается при групповой схеме резания, удачно разделяющей стружку но ширине: обработанная поверхность получается менее шероховатой.

При многозубой секции толщину среза можно довести до миллиметра и более. В результате появляется возможность осуществлять обработку «по-черному», т.е. протягивать прошитые и литые отверстия без предварительного растачивания зенкером, так как зуб про- тяжки будет работать в удовлетворительных условиях, под загрязненной коркой.

Указанные преимущества предопределили широкое распространение протяжек группового резания, особенно переменной схемы, из-за их высокой технологичности: выкружки на зубьях радиусом RB можно получить методом врезного шлифования периферией конического круга (рис. 1.49, б). Протяжки шахматной схемы резания не применяются из-за сложности изготовления стружкоразделительных канавок и отсутствия вспомогательных задних углов α1 (рис. 1.49, а).

Сборные конструкции протяжек экономичнее цельных, так как из режущих материалов изготовляют только рабочие части или зубья, которые крепятся в корпусах из конструкционной стали. Вышедшие из строя зубья легко заменить. Кроме того, сборные конструкции часто являются единственно возможными при обработке сложных наружных поверхностей. В последнем случае протяжки выполняются в виде отдельных секций, закрепляемых на инструментальной плите (см. рис. 1.46), вместе с которой устанавливаются на станке. Наиболее распространенные способы крепления быстрорежущих и твердосплавных зубьев в секции представлены на рис. 1.50.

Внутренние протяжки также делают сборными. Наиболее простыми являются конструкции с привернутыми хвостовиками, со сменной калибрующей частью в виде жесткой или регулируемой по диаметру втулки (рис. 1.51), с зубьями-кольцами, нанизанными на стержень, как это показано для цилиндрической секции наружной протяжки (рис. 1.50, ж).

Твердосплавные протяжки используют для скоростного протягивания. Ими можно выполнять обработку и со скоростями 3—5 м/мин, но только чугуна, цветных металлов и их сплавов. Использование твердого сплава повышает производительность обработки и стойкость протяжек В большинстве случаев — это сборные конструкции с механическим креплением пластин или напайных ножей (рис. 1.50; 1.52, в). Напайка пластин непосредственно на корпуса нерациональна, так как при поломке хотя бы одного зуба протяжка выходит из строя.

Поэтому такие конструкции оправданы только в случаях, когда механическое крепление пластин или ножей невозможно. Наиболее рациональным считают протяжки с механическим креплением многогранных неперетачиваемых пластин.

Протяжки со свободным выходом стружки обеспечивают высокую производительность обработки, особенно длинных поверхностей, они не нуждаются, как обычные протяжки, в уменьшении подъема на зуб, увеличении шага и размеров стружечной канавки для размещения большого объема стружки.

У наружных плоских протяжек, работающих по профильной схеме резания, вывод стружки из канавки создают наклоном зубьев иод углом к и донышка стружечной канавки под углом ψ (рис. 1.52, а). Стружка завивается в спираль и перемещается вдоль передней поверхности зуба в направлении С.

Другие способы отвода стружки основаны на том, что на пути схода стружки имеется канал, по которому она выходит из стружечной канавки.

У плоской протяжки конструкции ФТИ НАН РБ зубья в виде отдельных ножей привинчены к корытообразному корпусу (рис. 1.52, б). Донышка у стружечной канавки нет. Стружка свободно проваливается между ножами в полость корпуса, а оттуда вымывается СОЖ под давлением в 100 Н/см2. Подъем на черновые зубья таких протяжек ограничивается только мощностью станка.

У плоских протяжек генераторной схемы резания стружка, снимаемая главными режущими кромками, перемещается в направлении С но канавкам К вдоль вспомогательных режущих кромок, обращенных к обработанной поверхности, и выходит наружу, если канавка глубокая (не менее ширины среза b), но не широкая, чтобы не позволить стружке завиваться (см. рис. 1.46, б).

Круглые протяжки со свободным выходом стружки — полые, с центральным каналом по оси (рис. 1.52, в). Перед каждым режущим зубом пробито отверстие, по которому стружка устремляется в центральный канал, а оттуда вымывается СОЖ. Подобный принцип может быть заложен в конструкцию цельной круглой протяжки, работающей по групповой схеме резания.

Уплотняющие протяжки предназначены для выглаживания и упрочнения обработанных поверхностей. Их зубья, называемые кольцами (рис. 1.53, б), не режут, а пластически деформируют обрабатываемую поверхность, повышая ее износостойкость и уменьшая шероховатость. Уплотняющими могут быть не только протяжки, но и прошивки. Кроме того, уплотняющие кольца могут быть набраны в виде отдельной секции за режущими зубьями любой протяжки (см. рис. 1.52, в).

Деформирующие протяжки используют для обработки деталей типа втулок. Они представляют собой разновидность уплотняющих протяжек, но со значительными подъемами на зуб, в результате чего пластически деформируется не только обработанный поверхностный слой, но и весь объем металла обрабатываемой заготовки. Контрольные вопросы

Преимущества протягивания перед другими видами обработки резанием.
Технологические возможности протяжек.
Составные части протяжек.
Чем отличаются прошивки от протяжек?
Разновидности протяжек.
Схемы резания при протягивании.
Преимущества протяжек групповой схемы резания и причины их положительных свойств.

Протягивание – вид обработки металлов резанием, при котором используется специальный режущий инструмент – протяжки. Применяется для обработки внутренних либо наружных поверхностей, металлических и неметаллических материалов. Протягивание применяется в крупносерийном и массовом производстве металлоизделий. Протяжки различных конструкций – наружные, внутренние и дорны, являются одними из наиболее дорогих инструментов для выполнения металлообработки, каждая протяжка при своем изготовлении требует наивысшей точности и правильного расчета. Главное движение, прямолинейное возвратно-поступательное, придается режущему инструменту (протяжке или прошивке), движение подачи заложено в конструкции режущего инструмента в виде подъема на зуб.

Подъем на зуб – превышение по высоте или ширине размера режущей части зуба по отношению к предыдущему зубу.

По характеру движения режущего инструмента различают: протяжки – инструмент вытягивается из отверстия; прошивки – инструмент проталкивается в отверстие.

По характеру обработанной поверхности различают внутренние и наружные протяжки.

Внутренние протяжки предназначены для обработки круглых, квадратных, многогранных и шлицевых отверстий, а также шпоночных и других фигурных пазов.

1. Элементы и геометрия режущей части протяжек

Круглая протяжка (рис. 21) состоит из следующих элементов. Замковая часть 1 (хвостовик) служит для закрепления протяжки в патроне тягового устройства станка; шейка 2 – соединительная поверхность. Направляющий конус 3 и передняя направляющая часть 4 служат для центрирования заготовки в начале резания. Режущая часть 5 состоит из режущих зубьев, высота или ширина которых увеличиваются на высоту срезаемого слоя, и служит для срезания основной доли припуска. Для облегчения образования стружки на режущих зубьях в шахматном порядке выполняются стружколомные канавки.

Калибрующая часть 6 предназначена для придания обработанной поверхности окончательной формы, необходимой точности и шероховатости. Она состоит из калибрующих зубьев, форма и размеры которых соответствуют форме и размерам обработанной поверхности. Задняя направляющая часть 7 необходима для поддержания протяжки при выходе ее из обработанного отверстия. Черновые и чистовые зубья протяжек имеют различную геометрию.

Черновые зубья (рис. 21, а, сечение А–А) выполняются острозаточенными. Задний угол для внутренних протяжек равен 3°, для наружных – 3–8º. Передний угол выбирается в зависимости от свойств обрабатываемого материала в пределах 10–20°. Шаг между зубьями выбирается из требования одновременности работы не менее трех зубьев. Подъем на зуб – 0,06–0,3 мм/зуб.

Рис. 21. Протяжки: а, б – круглые; 1 – замковая часть; 2 – шейка; 3 – направляющий конус; 4, 7 – передняя и задняя направляющие части соответственно; 5 – режущая часть (режущие зубья); 6 – калибрующая часть (калибрующие или чистовые зубья); f – ленточка; S_z – подъем на зуб; t – шаг между зубьями; α, γ – главные задний и передний углы соответственно; в – протяжка для выполнения внутреннего шпоночного паза

Чистовые зубья (рис. 21, а, сечение Б–Б) выполняются с ленточкой, равной 0,02–0,3 мм. Передний угол выбирается в зависимости от свойств обрабатываемого материала в пределах 0–15°. Нулевой передний угол обычно назначается для профильных протяжек, что позволяет не потерять геометрическую точность зубьев при переточках. Шаг между зубьями t выбирается из требования участия в работе только одного зуба. Подъем на зуб – 0,015–0,03 мм/зуб.

2. Особенности процесса протягивания

Каждый зуб протяжки работает как строгальный резец. Малая высота зубьев и высокая жесткость протяжки в диаметральной плоскости позволяют назначать достаточно высокие режимы резания. За один рабочий ход генерируется весь профиль обработанной поверхности, поэтому протягивание является высокопроизводительным процессом, однако имеет особенности, которые необходимо учитывать при выборе протяжки и схемы обработки.

При резании стружка, снимаемая каждым зубом, должна разместиться во впадине между зубьями. Если объем срезаемой стружки с учетом ее усадки будет больше объема впадины между зубьями, протяжку заклинит и произойдет поломка инструмента.

Рис. 22. Схемы протягивания отверстий: а – на сферической опоре; б – многогранных; в – прямых шлицевых; г – винтовых шлицевых; д – шпоночных пазов; 1 – сферическая опора; 2 – протяжка; 3 – заготовка; 4 – направляющая втулка

Протягивание с прямолинейным движением резания – процесс прерывистый. Необходимо возвратно-поступательное движение исполнительного механизма главного движения. Прямой ход – рабочее движение, обратный – холостой ход. Инерция масс исполнительного механизма главного движения не позволяет работать на высоких скоростях резания, обычно принимают 8–15 м/мин.

Протяжками, или прошивками, обрабатывают цилиндрические отверстия после сверления, растачивания, зенкерования, а также отверстия, полученные на стадии заготовительных операций. При обработке заготовки цилиндрической протяжкой 2 (рис. 22, а) заготовку 3 устанавливают на сферическую опору 1 или на плоскую опору.

При установке на сферическую опору заготовка самоустанавливается по оси протяжки, но торец может получиться не перпендикулярным оси отверстия, поэтому такую установку применяют, если торец заготовки обрабатывается после протягивания. При установке на плоскую опору торец перпендикулярен оси отверстия, но возможна поломка протяжки из-за разницы припусков в диаметральной плоскости протяжки.

Многогранные отверстия протягивают многогранными протяжками (рис. 22, б). В заготовке сверлят круглое отверстие. В зависимости от величины припуска на обработку применяют ту или иную схему срезания припуска. Шлицевые отверстия получают шлицевыми протяжками. Нарезание прямых шлицов ведут при прямолинейном главном движении (рис. 22, в), при нарезании винтовых шлицов (рис. 22, г) протяжке придают дополнительное движение для получения винтового движения резания. Шпоночные или иные пазы протягивают шпоночными протяжками (рис. 22, д). Профиль поперечного сечения зуба должен соответствовать профилю поперечного сечения паза. Заготовку устанавливают на плоскую опору, для направления протяжки 2 применяют направляющую втулку 4.

3. Протяжные станки

Станки для протягивания отличаются простой конструкцией и большой жесткостью; это объясняется тем, что в станках отсутствует цепь движения подачи. Основными характеристиками протяжного станка являются тяговое усилие на штоке и ход штока рабочего цилиндра.

Горизонтально-протяжной станок (рис. 23, а) – станок для протягивания внутренних поверхностей. На станине 1 расположены гидроцилиндр 3 и насосная станция 2. На переднем конце штока 4 установлен захват 5 с кареткой 7, которая может перемещаться по направляющим станины. Протяжка устанавливается в захвате 5 и протаскивается сквозь отверстие в заготовке, опирающейся торцом на опорную поверхность кронштейна 6. Поступательное движение протяжке сообщается до тех пор, пока она не выйдет из отверстия в заготовке. Заготовка падает в поддон 8. Протяжка возвращается в исходное положение, и процесс повторяется.

Рис. 23. Протяжные станки: а – горизонтально-протяжной; б – вертикальнопротяжной; 1 – станина; 2 – насосная станция; 3 – гидроцилиндр; 4 – шток; 5 – захват; 6 – кронштейн; 7 – каретка; 8 – поддон; 9 – вертикальная колонна; 10 – стол

Вертикально-протяжной станок (рис. 23, б) – станок для обработки наружных поверхностей. На станине 1 установлена вертикальная колонна 9 с рабочим гидроцилиндром, насосной станцией 2 и кареткой 7. На левом конце станины расположен стол 10, в рабочем приспособлении которого устанавливают заготовку. Протяжку закрепляют в каретке. Гидроцилиндр перемещает протяжку сверху вниз (рабочий ход).

Так как при процессе протягивания стружка формируется как правило в очень тяжелых условиях, поэтому на стойкость протяжек влияют размеры и формы канавки для отвода стружки. Продольное сечение канавки должно быть таких размеров, чтобы в канавке могла свободно разместиться вся образующаяся стружка. Если стружка не укладывается в канавке, происходит ее прессование, что может привести к поломке зубьев и даже к разрыву протяжки. Геометрические параметры стружечной канавки определяются длиной и толщиной срезаемого слоя при протягивании. Кроме этого, наличие канавки не должно чрезмерно ослаблять поперечное сечение протяжки.

Свойства обрабатываемого материала значительно влияют на срезаемую стружку и ее форму. При резании пластичных металлов она обычно завивается в спиральный валик, который размещается в активной, или рабочей, части канавки, а при обработке хрупких материалов, чугуна, бронзы и других стружка надлома срезается отдельными элементами, заполняющими все пространство канавки, включая ее не рабочий объем. Исходя из этих особенностей, в настоящее время применяют следующие профили канавок:

- Двухрадиусная форма обеспечивает хорошее формирование стружки в плотный валик, экономное заполнение канавки стружкой и ее удаление при обработке пластичных материалов даже с большими толщинами среза (а до 0,4 мм).

- Одноpадиусная форма с плоской спинкой зуба проста в изготовлении, однако стружка в ней может заклиниваться, поэтому применяется у профильных протяжек, имеющих сравнительно небольшие подъемы на зуб при обработке сталей, а также у протяжек других схем резания при обработке таких материалов, как чугун.

- Двухрадиусная специальная форма с выступами канавки обеспечивает хорошее удаление стружки при обработке с высокими скоростями резания.

-. Двухрадиусная удлиненная форма с прямолинейным участком на дне канавки применяется при обработке весьма длинных деталей. Образуемые здесь валики один за другим размещаются в канавке протяжки.

- Удлиненная однорадиусная форма с плоской спинкой проста в изготовлении, хорошо зарекомендовала себя для протяжек, применяемых при обработке длинных деталей из хрупкого металла.

Шаг черновых зубьев и другие геометрические параметры стружечной канавки протяжки подбираются исходя из условий нормального процесса заполнения стружки в канавке протяжки. Срезаемая стружка при обработке пластичных материалов свертывается в плоскую спираль и размещается в активной части канавки, глубина канавки и шаг рассчитываются исходя из величины коэффициента заполнения, величина которого определяется из отношения площадей или объемов активной части канавки к площади или объему срезаемого слоя.

Величина коэффициента заполнения обычно устанавливается опытным путем. Величина коэффициента зависит от свойств материала, толщины среза, размера и формы канавки . У профильных протяжек, когда на срезаемой стружке получается ребро жесткости от стружкоразделителя предыдущего зуба, это препятствует свертыванию стружки в валик, коэффициент заполнения на 25% больше, чем для групповых протяжек, где он изменяется от 2,5 до 3,3. Кроме этого, при обработке сталей с увеличением толщины среза коэффициент k для профильных протяжек увеличивается, а для групповых — уменьшается. Для чугуна, бронзы и других хрупких металлов это влияние сказывается незначительно и коэффициент k изменяется от 1,8 до 2,5.

При определении шага зубьев протяжки, кроме рекомендаций, связанных с выбором размера и формы канавок, необходимо учитывать следующие требования.

1. Геометрические параметры режущих элементов зуба должны обеспечивать максимальную стойкость протяжки.

2. Зуб должен иметь максимальное количество переточек.

3. Зуб должен быть достаточно прочным, чтобы не разрушаться под воздействием изгибающей тангенциальной силы резания.

Геометрические параметры зубьев протяжек. Величина переднего угла у = 5—25° устанавливается в зависимости от свойства обрабатываемого материала, а также материала протяжки, хотя в настоящее время большинство протяжек пзготавлизается из быстрорежущих сталей Р9, Р12, Р18, Р6М5 и других марок.

Увеличение переднего угла от 5 до 15° при протягивании сталей повышает стойкость быстрорежущих протяжек, по данным ЧТЗ, на 20—25%, а при величинах подъема на зуб свыше 0,05 мм способствует уменьшению силы резания. Угол у также оказывает влияние на крутизну стружечных валиков. Задний угол зубьев внутренних протяжек принимается независимо от свойств протягиваемого материала, Здесь определяющим фактором является необходимость сохранения их рабочих размеров при перетачивании зубьев.

Наличие ленточки с нулевым задним углом на зубьях протяжки оказывает значительное влияние на увеличение сил трения зуба об обработанную поверхность и также на увеличение сил резания. Поэтому режущие зубья рекомендуется затачивать до острия, а для облегчения процесса заточки рекомендуется оставлять фаску шириной не более 0,02—0,03 мм. На калибрующих зубьях величина фаски должна быть не больше 0,2 мм.

У наружных протяжек, установка которых на определенный размер может легко регулироваться, для повышения стойкости задние углы на режущих зубьях могут быть увеличены до б—10 градусов.

Схемы резания при протягивании

Конструкция рабочей части протяжки и ее работоспособность зависят от размера срезаемых слоев металла и очередности их срезания с различных участков обрабатываемого профиля, т. е. от принятых одинарной или групповой схем резания.

В настоящее время при протягивании используются две разновидности одинарной схемы резания это профильная, генераторная и также несколько вариантов групповой (прогрессивной) схемы резания.

У протяжек профильной схемы резания все зубья подобны профилю протянутой детали и срезаются тонкие параллельные слои металла за счет превышения высоты последующего зуба но отношению к предыдущему.

Генераторная схема резания предусматривает образование заданного контура протягиваемой поверхности постепенным переходом от лезвий простой формы к сложным. Срезание основного припуска обычно производится зубьями, имеющими прямолинейный или в виде дуг окружностей профиль, что значительно упрощает производство протяжек. Простой профиль отдельных зубьев протяжек дает возможность изменять толщин среза, чтобы зубья с короткими лезвиями имели больший подъем, в результате чего длина протяжки может быть уменьшена. Кроме этого, упрощается заточка протяжки и увеличивается прочность отдельных участков лезвии. Необходимый профиль на изделии формируется вспомогательными режущими лезвиями, а окончательная зачистка поверхности производится чистовыми зубьями, имеющими профиль, обработанной поверхности. Таким образом, чистовые и калибрующие зубья этих протяжек выполняются как будто профилю резания. Генераторной схемой резания являются квадратные и обычные шлиицевые внутренние протяжки, а также обычные плоские и фасонные наружные протяжки.

Недостатком генераторных протяжек является чаще всего пониженная стойкость их из-за неблагоприятной геометрии углов зубьев, а также в отдельных случаях дают более низкую точность обработанного профиля деталей. Генераторные протяжки находят применение в основном при обработке поверхностей сложной формы, когда применение групповых протяжек нерентабельно.

Варианты протяжек групповой схемы резания. Групповая схема резания характеризуется тем, что слои металла по всему профилю срезаются не каждым зубом, а группой или секцией из 2—5 зубьев. При этом первыми (прорезными) зубьями секции прорезаются в металле канавки, а последним (зачистным) зубом срезаются оставшиеся выступы. Стружкоразделение здесь достигается за счет затылованных выкружек, фасок, лысок и других конструктивных элементов принятого варианта групповой схемы резания, поэтому отпадает необходимость изготовления специальных стружкоразделительных канавок, как это требуется у протяжек профильной схемы резания. Применение протяжек групповой схемы резания уменьшает количество режущих зубьев и длину протяжки в целом за счет резкого увеличения толщины срезаемого слоя секцией зубьев.

При обработке отверстий сравнительно малых диаметров, а также при обработке отверстий большой длины, когда из-за недостаточности тяговой силы станка или прочности протяжки величина подъема на секцию ограничивается, целесообразнее применять протяжки многогранной схемы резания. Черновые зубья этих протяжек также состоят из секций. Образование отдельных участков режущих лезвий производится с помощью затыловапных лысок, которые па прорезных зубьях каждой секции расположены в шахматном порядке. Наличие менее глубоких затылованных лысок вместо выкружек при одной и той же длине режущих участков зуба позволяет снизить трудоемкость изготовления протяжек, так как образование лысок может производиться не только шлифованием, но и более производительным предварительным фрезерованием с поперечной подачей. Кроме того, при окончательном шлифовании лысок из-за малого припуска уменьшаются прижоги лезвий и повышается стойкость протяжек. При обработке шлицевых поверхностей различной формы протягивание является наилучшим процессом. При этом наиболее широкое применение имеют шлицевые протяжки групповой схемы резания, и наоборот, шлицевые протяжки генераторной схемы используются очень редко. Это связано с тем. что генераторные шлицевые протяжки имеют небольшой (до 0,15 мм) подъем на каждый зуб и зубья срезают стружки по всей ширине шлица. При этом обработка из-за небольших подъемов на зуб осуществляется обычно комплектом протяжек. Кроме того, отсутствие вспомогательного заднего угла приводит к повышенному износу уголков зубьев и получению поверхности невысокого класса чистоты.

При обработке шлицевых отверстий хорошо зарекомендовали себя протяжки, выполненные по различным вариантам групповой схемы резания- наличие двух зубьев в секции. Первым, или прорезным, зубом, длина главного лезвия которого более половины ширины шлица, срезается основная часть припуска. Режущие участки созданы посредством затылованных фасок, выкружек или лысок. Вторым (зачистным) зубом срезается металл с двух сторон только в уголках, т. е. на узких участках шириной 0,5—2 мм и окончательно формируются .шлицы по ширине. Для предохранения от срезания стружки зачистным зубом по всей ширине шлица диаметр его делается, как правило, на 0,04 мм меньше диаметра прорезного зуба. Кроме того, углы прорезных зубьев имеют благоприятную геометрию. К тому же срезаемая не по всей ширине шлица стружка не имеет трения о боковые стороны шлицев и свободно завивается в канавке двухрадиусной формы. Облегчается также отвод узкой стружки, срезаемой уголками зачистного зуба, имеющего весьма малые боковые фаски (до 0,6—0,8 мм). Поэтому можно значительно увеличить толщину срезаемого слоя каждым зубом, в результате чего уменьшится длина протяжки.

Несмотря на некоторое подобие в конструктивном оформлении режущих элементов зубьев и характере срезаемого слоя, вышеуказанные варианты групповой схемы шлицевых протяжек целесообразно применять с учетом следующих рекомендаций.

Некоторые из вариантов групповой схемы резания (переменного резания и трапецеидальная) находят также широкое применение при обработке плоскостей и открытых наружных поверхностей. В связи с тем, что наружное протягивание производится чаще всего при снятии больших припусков по корке, уменьшение длины комплекта протяжек за счет выбора рациональной схемы приобретает особый интерес. Схему переменного резания следует применять только для тех протяжек, которые должны перетачиваться по передней поверхности, так как при заточке по задней поверхности уменьшается глубина выкружек и через несколько переточек требуется их восстановление. Протяжки, установка которых на определенный размер может быть легко обеспечена, целесообразно перетачивать как по передней, так и по задней поверхностям.

Протяжка трапецеидальной схемы резания обычно состоит из двух секций (частей), устанавливаемых на общей инструментальной плите. В каждой секции подъем s> = 0,l -1,0 мм осуществляется на каждый зуб. При этом зубья в двух секциях имеют одну и ту же высоту и только последний зуб второй секции занижается на 0,02—0,04 мм по сравнению с последним зубом первой секции протяжки. Первой секцией, которая является как бы короткой шлицевой протяжкой, прорезаются в удаляемом припуске узкие трапецеидальные канавки, а второй, с прямыми или круговыми лезвиями, срезаются оставшиеся выступы металла до образования плоскости или цилиндрической поверхности.

В связи с большими подъемами на зуб длина каждой секции не превышает 250 мм. Стойкость этой протяжки значительно выше, чем профильных протяжек. Этому способствуют увеличенные углы при вершине и наличие положительных задних углов а; на боковых лезвиях трапецеидальных зубьев, которые образуются при шлифовке и заточке трапецеидальных шлицев по задней поверхности на проход при поднятом заднем конце протяжки па 1 —1,5 мм. Протяжка с трапецеидальной схемой резания весьма проста в изготовлении, допускает большое количество переточек, однако она может быть использована при больших припусках и работе по-черному.

По материалам: Жигалка Н. И., Киселев В. В. проектирование и производство режущих инструментов.

Элементы конструкции и геометрические параметры протяжек

Особенности конструкции протяжек разных типов

Протяжки групповой схемы резания имеют ряд преимуществ перед протяжками одинарного резания.

Не выбрасывайте отходы вторично перерабатываемого сырья, а сдавайте его в специализированные пункты по приему втор сырья ООО «ВторРессурс». Избавляетесь от мусора не загрязняя при этом окружающую среду!

Преимущества протягивания перед другими видами обработки резанием.
Технологические возможности протяжек.
Составные части протяжек.
Чем отличаются прошивки от протяжек?
Разновидности протяжек.
Схемы резания при протягивании.
Преимущества протяжек групповой схемы резания и причины их положительных свойств.

Читайте также: