Характеристика метода протягивания

Характеристика метода протягивания

Протягивание— высокопроизводительный метод обработки вну­тренних и наружных поверхностей, обеспечивающий высокую точность формы и размеров обрабатываемой поверхности. Про­тягивают многолезвийным режущим инструментом — протяжкой при ее поступательном движении относительно неподвижной за­готовки (главное движение).

Принцип протягивания заключается в том, что размер каждого последующего зуба протяжки больше предыдущего, при этом каждый зуб срезает с обрабатываемой поверхности заготовки стружку небольшой толщины, вследствие чего обработанная поверхность имеет малую шероховатость. Несмотря на сравни­тельно низкую скорость резания при протягивании, этот метод является высокопроизводительным вследствие большой суммар­ной длины одновременно работающих режущих лезвий.

На рис. 1 а, б приведены схемы протягивания и проши­вания отверстий. При протягивании заготовка 2 торцовой частью опирается на кронштейн станка 1. Силой Р протяжка 3 протяги­вается через обрабатываемое отверстие заготовки. При прошива­нии заготовка 2 опирается на стол пресса 5. Сила Р, приложен­ная к торцу прошивки 4, проталкивает ее через обрабатываемое отверстие заготовки, В отличие от протяжки, которая работает на растяжение прошивка работает на сжатие. Длина прошивки во избежание продольного изгиба не превышает 15 ее диаметров.

Режим резания

Скорость резания.При протягивании скоростью резания и является скорость поступательного движения протяжки относи­тельно заготовки. Скорость резания лимитируется условиями получения обработанной поверхности высокого качества и ограни­чивается технологическими возможностями протяжных станков. Обычно и = 8-ь15 м/мин.

Подача. Движение подачи при протягивании как самостоя­тельное движение инструмента или заготовки отсутствует. За величину подачи s_z, определяющую толщину срезаемого слоя отдельным зубом протяжки, принимают подъем на зуб, т. е. раз­ность размеров по высоте двух соседних зубьев протяжки; s_z явля­ется одновременно и глубиной резания. Подача в основном зави­сит от обрабатываемого материала, конструкции протяжки и жест­кости заготовки и составляет 0,01—0,2 мм/зуб. Оптимальные величины режима резания выбирают по справочным данным.

Протяжки

По характеру обрабатываемых поверхностей протяжки делят на две основные группы: внутренние и наружные. Внутренними протяжками обрабатывают различные замкнутые поверхности, а наружными — полузамкнутые и открытые поверхности раз­личного профиля.

По форме различают круглые, шлицевые, шпоночные, много­гранные и плоские протяжки. По конструкции зубьев протяжки бывают режущими и уплотняющими. В первом случае зубья имеют острые режущие лезвия, во втором — округленные, работающие по методу пластического деформирования поверхности без снятия стружки. Различают также сборные протяжки со вставными но­жами, оснащенными пластинками из твердого сплава.

На рис. 2, а показаны элементы круглой протяжки.

Элементы круглой протяжки.Замковая часть (хво­стовик) 1_Х служит для закрепления протяжки в патроне тяну­щего устройства станка; шейка /₂ — для соединения замко­вой части с передней направляющей частью; передняя на­правляющая часть /₃ вместе с направляющим кону­сом — для центрирования обрабатываемой заготовки в начале резания.

Режущая часть l₄ состоит из режущих зубьев, высота которых последовательно увеличивается на толщину срезаемого слоя, и предназначена для срезания припуска.

Калибрующая часть 4 состоит из калибрующих зубьев, форма и размеры которых соответствуют форме и размерам последнего режущего зуба, и предназначена для придания обра­ботанной поверхности окончательных размеров, необходимой точ­ности и шероховатости.

Задняя направляющая часть /_в служит для направления и поддержания протяжки от провисания в момент выхода последних зубьев калибрующей части из отверстия. Для облегчения образования стружки на режущих зубьях выпол­няют стружколомные канавки в шахматном порядке.

Геометрия зуба протяжки. Геометрия зубьев режущей и кали­брующей частей показана на рис. 2, б. Передние и задние

углы протяжки измеряют в плоскости, перпендикулярной к глав­ному режущему лезвию. Передний угол у (5—20°) выбирают в за­висимости от свойств обрабатываемого материала, задний угол а (1—4°) в зависимости от класса точности обработки.

Калибрующие зубья имеют на задней поверхности фаску (лен­точку) шириной / = 0,2-^0,3 мм, у которой задний угол а_к= 0°. Фаска необходима для того, чтобы после переточки по передней поверхности зуба размеры протяжки не изменялись.

Шаг режущих зубьев t_v протяжки определяют в зависимости от длины L протягиваемой поверхности, при этом исходят из того, чтобы в резании участвовало одновременно не менее трех зубьев. Шаг режущих зубьев t_v = (1,25-*-1,5) VL мм; шаг калибрующих зубьев t_K = (0,6-f-0,7) t_v мм.

И прошивании

Схема резания при протягивании или прошивании определяется порядком, в котором режущие зубья протяжки или прошивки сре­зают припуск на обработку. В зависимости от формы, точности и размеров обрабатываемых поверхностей, состояния поверхностных слоев заготовки используют следующие схемы резания: про­фильную, генераторную и прогрессивную.

Профильная схема резания характеризуется тем, что профиль режущих кромок зубьев протяжки или прошивки со­ответствует (подобен) профилю обработанной поверхности, то есть каждый зуб срезает слой материала, параллельный обработанной поверхности. Например, при обработке квадратного отверстия (рис. 8, а) все зубья протяжки имеют форму квадрата, стороны которого для каждого зуба увеличены на 2s_z.

Обеспечивая высокое качество обработанной поверхности, про­фильная схема резания вместе с тем имеет следующие недостатки: трудность изготовления и заточки фасонного профиля режущих кромок зубьев; возникновение в некоторых случаях большой силы резания, превышающей или предел прочности протяжки из-за большой ширины среза, равной периметру режущей кромки, или тяговую силу протяжного станка.

Генераторная схема резания является такой, при которой профиль режущих кромок зубьев протяжки или прошивки не соответствует (не подобен) профилю обработанной поверхности, а представляет собой прямые или дугообразные линии, располо­женные по концентрическим окружностям вокруг оси протяжки или прошивки. Каждый зуб протяжки или прошивки при этой схеме резания формирует небольшую часть обработанной поверх­ности. Следовательно, обработанная поверхность получается только после участия в работе всех зубьев, то есть она образуется суммированием (генерированием) отдельных участков поверхно­сти, обработанных соответствующим зубом. Это и определило на­звание схемы резания.

На рис. 8, б показано, как обрабатывают квадратное отверстие по генераторной схеме резания. Каждый зуб протяжки имеет форму дуги. Радиус каждого последующего зуба возрастает на величи­ну Sz.

Шероховатость обработанной поверхности при генераторной схеме резания большая, чем при профильной схеме резания, по­скольку остаются следы между участками поверхности от обработ­ки отдельными зубьями.

Прогрессивная схема резания представляет со­бой такую схему, при которой режущие кромки на зубьях протяж­ки или прошивки располо­жены не по всему пери­метру зуба, а на части его. Например, при протягива­нии отверстия (рис. 8, в) или плоскости (рис. 8, г) первый и второй зуб сре­зают материал толщиной s_z не по всей длине зуба, а только определенные участки материала: пер­вый зуб — участки, по­казанные на рис. 8, в, г темными, второй — свет­лыми. В результате по­следовательной работы двух зубьев удаляется слой материала толщиной s_z. Далее в работу всту­пает третий зуб, который снимает в следующем слое лишь одни (темные) участки материала толщиной s_Zt а четвертый зуб— лишь другие (светлые). Таким образом, снимается второй слой толщиной s_z и т. д., пока не будет срезан весь припуск.

Режущая часть протяжки при прогрессивной схеме резания разделена на несколько групп (секций) по два-четыре зуба в каж­дой группе с общим подъемом s_z каждой следующей группы отно­сительно предыдущей. Внутри группы зубья не имеют подъема относительно друг друга.

Такое разделение работы зубьев приводит к значительному снижению силы резания. Это позволяет каждому зубу протяжки срезать слой материала толщиной, в 3—10 раз большей, чем при профильной схеме резания, так как этот слой срезается не одним зубом, а несколькими зубьями, входящими в отдельные группы, внутри которых отсутствует подъем на зуб. Поэтому длина режу­щей части протяжки или прошивки при прогрессивной схеме реза­ния почти такая же, как и при профильной схеме.

Прогрессивную схему резания применяют для обработки заго­товок с твердой коркой (литье, поковка), а также для обработки внутренних поверхностей значительных размеров. Кроме того, при Прогрессивнойсхеме резания можно снимать значительно большие припуски, чем при профильной.

Для уменьшения ширины стружки и лучшего размещения ее во впадинах на режущих кромках делают специальные стружкоразделительные канавки, которые разполагают в шахматном порядке.

И прошивок

Износ зубьев протяжки или прошивки происходит по задней ⁽% передней поверхностям, по ленточке калибрующих зубьев и по "толкам. Наиболее характерным и чаще всего ограничивающим актором является износ по задней поверхности зубьев h₃ (рис. 9).

На рис. 9, а показан износ зубьев шпоночной протяжки без стружкоразделительных канавок. В этом случае наибольший раз­мер площадки износа h₃ наблюдается у уголков, то есть в местах .сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок.

При наличии стружкоразделительных канавок наибольший раз­мер площадки износа h₃ имеется в местах сопряжения стружко-разделительной канавки с задней поверхностью зубьев. На рис. 52, б, в изображены схемы износа зубьев соответственно шпо­ночной протяжки и круглой прошивки со стружкоразделительными канавками.

Максимальный размер площадки износа в местах сопряжения режущих кромок и стружкор азделительных канавок с задней по­верхностью зубьев объясняется тем, что на этих участках темпе­ратура нагрева режущей кромки несколько выше, чем на всей ос­тальной части зуба, из-за увеличения здесь сил трения ввиду образования радиусов скругления режущих кромок.

Протяжку и прошивку применяют в основном для чистовой обработки. Поэтому критерием износа их зубьев является техноло­гический критерий, то есть ухудшение шероховатости, искажение геометрии или изменение размеров обработанной поверхности.

Применение смазывающе-охлаждающих жидкостей снижает интенсивность износа зубьев прошивки и протяжки. Поскольку про­тягивание или прошивание происходит при невысоких скоростях резания (0,5—14 м/мин), рационально применять смазывающе-охлаждающие жидкости, отличающиеся в большей степени смазы­вающими свойствами, чем охлаждающими. Например, можно ис­пользовать различные растительные масла, сульфофрезол, 20%-ную эмульсию и др.

Допустимый размер износа по задней поверхности зубьев про­тяжки или прошивки составляет 0,2—0,3 мм. При повышенных требованиях к шероховатости (в пределах R_a = 0,63-0,16 мкм) обработанной поверхности допустимый размер износа h₃ не должен превышать 0,08—0,1 мм.

Стойкость протяжек и прошивок в зависимости от мате­риала их режущей части, обрабатываемого материала и точности обработки изменяется в широких пределах. Поскольку протяжки и прошивки являются трудоемкими в изготовлении и дорогостоя­щими, необходимо более точно устанавливать экономически обо­снованный период стойкости, который зависит от многих факторов.

Экономическую стойкость протяжки и прошивки можно опреде­лить по формуле

где Т_э — экономическая стойкость, мин; m — показатель относи­тельной стойкости, равный 0,5—0,87; i — длина протягиваемой поверхности одной заготовки, мм; q — количество одновременно обрабатываемых заготовок; L_v — длина рабочего хода станка, мм; k = v/v_x — коэффициент, учитывающий соотношение между ско­ростью рабочего хода и обратного (холостого), обычно & = 0,4-=-0,5; т - время простоя станка, связанное с заменой затупившегося инструмента, мин, обычно т = 3ч-5мин; Ф_д — действительный го­довой фонд времени работы станка, ч; С_ст — стоимость станка, руб.; С_зд - стоимость 1 м³ здания цеха, где находится станок, руб.; С_и — стоимость инструмента, руб.; a_t - процент отчисления на текущий ремонт станка; а₂, а_зд — проценты амортизации станка и здания цеха; Q - площадь здания цеха, занимаемая станком, м²; h- высота здания цеха над площадью Q, м; N_Q - мощность электродвигателя станка, кВт; е - стоимость 1 кВт-ч электроэнергии, руб.; З_ст - часовая заработная плата рабочего-станочника, руб.; Р_СТ - процент начисления на заработную плату рабочего-станоч­ника; ft₃ - максимально допустимый износ по задней поверхности зубьев, мм; Д - допуск на переточку, мм; у, а - соответственно передний и задний угол инструмента; d - длина спинки зуба, мм; Т₃ - время, затрачиваемое на одну переточку, мин; 3₃ - часовая заработная плата заточника, руб.; Р₃ - процент начисления на заработную плату заточника с учетом расходов на транспортиров­ку инструмента в заточное отделение и обратно.

Можно рекомендовать следующие периоды стойкости протяжек и прошивок, изготовленных из быстрорежущей стали, для обработ­ки стальных заготовок: шпоночные -120 мин; шлицевые -420 мин; цилиндрические -180 мин. При обработке чугунных за­готовок период стойкости Т протяжек и прошивок примерно в 1,5 раза больше, чем при обработке стальных заготовок. Стойкость инструмента из легированных сталей (например, ХВГ) в 2—2,5 ра­за меньше стойкости протяжек и прошивок из быстрорежущей стали, а оснащенных пластинками из твердого сплава — больше в 12—18 раз.

Заточку протяжек и прошивок выполняют в основном толь­ко по передней поверхности зуба. Очень редко эти инструменты затачивают (шлифуют) по задней поверхности. Заточку произво­дят тарельчатыми кругами, у которых радиус боковой конусной поверхности меньше радиуса кривизны передней поверхности зуба в сечении, нормальном к ней. Для заточки используют специаль­ные заточные станки.

И прошивании

Процесс резания при протягивании и прошивании сопровожда­ется теми же явлениями, что и при других видах обработки реза­нием, например при точении (упругие и пластические деформации срезаемого слоя материала, тепловыделение, наростообразование, трение и износ режущих элементов инструмента).

При обработке стальных заготовок образуется сильно дефор­мированная сливная стружка, а при обработке чугунных — струж­ка надлома. Нормальная работа протяжки и прошивки зависит главным образом от формы и размеров стружки, поскольку впадины между зубьями должны быть таких размеров, чтобы в них свободно размещалась стружка. Избыток стружки во впадине заклинивает инструмент в отверстии и приводит к его разрыву или продольному изгибу.

В процессе резания на протяжку или прошивку действует сила сопротивления материалов резанию, которую в общем слу­чае (при λ≠0) можно разложить на три составляющие: Р_г, Р_у и Р_х. Сила Р₂ действует вдоль оси движения инструмента и в сто­рону, противоположную главному движению; сила Р_у перпендикулярна оси движения и плоскости, касательной к режущей кромке в рассматриваемой точке и расположенной параллельно оси дви­жения,, и направлена в зуб; сила Р_х перпендикулярна силам Р₂ и Р_у и действует в сторону задней поверхности зубьев протяжки или прошивки.

Протяжных работах

Список литературы

1.Методические указания по расчёту комбинированных протяжек / Сост.: И.А. Малышко, С.Е. Носенко. - Донецк: ДПИ, 1986. - 32с.

2.Методические указания к выполнению контрольных работ по курсу "Проектирование и производство металлорежущих инструментов"/ Сост.: И.А. Малышко, С.Л. Толстов. - Донецк: ДПИ, 1991. - 39с.

3.Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1/Под ред.А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985.496 с.

Характеристика метода протягивания

Протягивание— высокопроизводительный метод обработки вну­тренних и наружных поверхностей, обеспечивающий высокую точность формы и размеров обрабатываемой поверхности. Про­тягивают многолезвийным режущим инструментом — протяжкой при ее поступательном движении относительно неподвижной за­готовки (главное движение).

Принцип протягивания заключается в том, что размер каждого последующего зуба протяжки больше предыдущего, при этом каждый зуб срезает с обрабатываемой поверхности заготовки стружку небольшой толщины, вследствие чего обработанная поверхность имеет малую шероховатость. Несмотря на сравни­тельно низкую скорость резания при протягивании, этот метод является высокопроизводительным вследствие большой суммар­ной длины одновременно работающих режущих лезвий.

На рис. 1 а, б приведены схемы протягивания и проши­вания отверстий. При протягивании заготовка 2 торцовой частью опирается на кронштейн станка 1. Силой Р протяжка 3 протяги­вается через обрабатываемое отверстие заготовки. При прошива­нии заготовка 2 опирается на стол пресса 5. Сила Р, приложен­ная к торцу прошивки 4, проталкивает ее через обрабатываемое отверстие заготовки, В отличие от протяжки, которая работает на растяжение прошивка работает на сжатие. Длина прошивки во избежание продольного изгиба не превышает 15 ее диаметров.

Режим резания

Скорость резания.При протягивании скоростью резания и является скорость поступательного движения протяжки относи­тельно заготовки. Скорость резания лимитируется условиями получения обработанной поверхности высокого качества и ограни­чивается технологическими возможностями протяжных станков. Обычно и = 8-ь15 м/мин.

Подача. Движение подачи при протягивании как самостоя­тельное движение инструмента или заготовки отсутствует. За величину подачи s_z, определяющую толщину срезаемого слоя отдельным зубом протяжки, принимают подъем на зуб, т. е. раз­ность размеров по высоте двух соседних зубьев протяжки; s_z явля­ется одновременно и глубиной резания. Подача в основном зави­сит от обрабатываемого материала, конструкции протяжки и жест­кости заготовки и составляет 0,01—0,2 мм/зуб. Оптимальные величины режима резания выбирают по справочным данным.

Протяжки

По характеру обрабатываемых поверхностей протяжки делят на две основные группы: внутренние и наружные. Внутренними протяжками обрабатывают различные замкнутые поверхности, а наружными — полузамкнутые и открытые поверхности раз­личного профиля.

По форме различают круглые, шлицевые, шпоночные, много­гранные и плоские протяжки. По конструкции зубьев протяжки бывают режущими и уплотняющими. В первом случае зубья имеют острые режущие лезвия, во втором — округленные, работающие по методу пластического деформирования поверхности без снятия стружки. Различают также сборные протяжки со вставными но­жами, оснащенными пластинками из твердого сплава.

На рис. 2, а показаны элементы круглой протяжки.

Элементы круглой протяжки.Замковая часть (хво­стовик) 1_Х служит для закрепления протяжки в патроне тяну­щего устройства станка; шейка /₂ — для соединения замко­вой части с передней направляющей частью; передняя на­правляющая часть /₃ вместе с направляющим кону­сом — для центрирования обрабатываемой заготовки в начале резания.

Режущая часть l₄ состоит из режущих зубьев, высота которых последовательно увеличивается на толщину срезаемого слоя, и предназначена для срезания припуска.

Калибрующая часть 4 состоит из калибрующих зубьев, форма и размеры которых соответствуют форме и размерам последнего режущего зуба, и предназначена для придания обра­ботанной поверхности окончательных размеров, необходимой точ­ности и шероховатости.

Задняя направляющая часть /_в служит для направления и поддержания протяжки от провисания в момент выхода последних зубьев калибрующей части из отверстия. Для облегчения образования стружки на режущих зубьях выпол­няют стружколомные канавки в шахматном порядке.

Геометрия зуба протяжки. Геометрия зубьев режущей и кали­брующей частей показана на рис. 2, б. Передние и задние

углы протяжки измеряют в плоскости, перпендикулярной к глав­ному режущему лезвию. Передний угол у (5—20°) выбирают в за­висимости от свойств обрабатываемого материала, задний угол а (1—4°) в зависимости от класса точности обработки.

Калибрующие зубья имеют на задней поверхности фаску (лен­точку) шириной / = 0,2-^0,3 мм, у которой задний угол а_к= 0°. Фаска необходима для того, чтобы после переточки по передней поверхности зуба размеры протяжки не изменялись.

Шаг режущих зубьев t_v протяжки определяют в зависимости от длины L протягиваемой поверхности, при этом исходят из того, чтобы в резании участвовало одновременно не менее трех зубьев. Шаг режущих зубьев t_v = (1,25-*-1,5) VL мм; шаг калибрующих зубьев t_K = (0,6-f-0,7) t_v мм.