Протягивание и инструмент

Протяжки

Назначение и основные типы

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 и чистоты. 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 поверхности, 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 изделий. 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-по

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 обработанной 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. 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.

Профилирующие участки режущих кромок зубьев протяжки располагаются на исходной рабочей поверхности протяжки. Эта поверхность при обработке соприкасается с поверхностью детали и. ее профиль совпадает с профилем детали, что и обеспечивает формирование поверхности детали. Поверхность детали в рассматриваемом случае имеет форму цилиндрической поверхности, образующие которой идут параллельно направлению возвратно-поступательных движений протяжки. Профиль этой поверхности может быть самым разнообразным. Он зависит от формы и размеров профилирующих участков режущих кромок зубьев протяжек и от их взаимного расположения.

В целях 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. 128, 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. 128, е).

Вращательное движение относительно неподвижной заготовки может совершать также протяжка (рис. 128, 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 может осуществляться как совокупность поступательного и соответствующего вращательного движения. Вращательное движение может принудительно сообщаться протяжке или заготовке. Может использоваться также самовращение протяжки или заготовки. Принудительное вращение протяжки может быть обеспечено различными способами, например, с помощью пальца (рис. 128, 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. Обработка винтовых канавок с углом наклона до 10° может производиться при самовращении протяжки или детали, соответственно установленных на шариковых опорах. Протягивание с самовращением 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 и в рассматриваемом случае тем, что режущие кромки различных зубьев отстоят 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. 128, с) 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. 128, ж). В процессе обработки 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 в процессе обработки получить требуемую поверхность, необходимо профилирующие участки режущих кромок зубьев расположить на поверхности вращения. Ось этой поверхности совпадает с осью протяжки, и она в процессе обработки касается поверхности детали.

Спиральные протяжки могут использоваться также при обработке внутренних поверхностей вращения. При обработке наружных поверхностей вращения применяют кольцевые протяжки с внутренними зубьями. Режущие кромки зубьев такой протяжки располагаются на разных расстояниях от оси, благодаря чему обеспечивается последовательное углубление зубьев 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. На рис. 128, и изображена схема протягивания по методу обкатки прямозубых цилиндрических зубчатых колес. В качестве инструмента используется реечная протяжка, которая имеет 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 оси детали, должна быть равна окружной скорости заготовки на делительной окружности. Этим обеспечивается условие обкатки заготовки по инструменту-рейке.

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.

Из всех рассмотренных схем наибольшее распространение в промышленности получило протягивание, при котором относительное движение инструмента и заготовки является прямолинейным. Рассмотрим конструкции протяжек с прямолинейным движением.

Лекция 13

Сверла и сверление

Сверление более производителю, чем долбление. Иногда отверстия предварительно просверливают, а затем долбят.

Для работы применяют различные по конструкции сверла. Одни сверлят чисто и быстро, другие - наоборот. При этом одними сверлами можно сверлить отверстия только поперек волокон, другими и поперек и вдоль.

Для вращения сверл применяют коловорот или дрели. Кроме сверл применяют буравы - это такие же сверла, но более длинные, вращают их за ручку, которая вставляется в отверстие на конце бурава.

Перовые (ложечные) сверла применяют для сверления отверстий диаметром от 3 до 16 мм вдоль и поперек волокон. Отверстия получаются не очень точные и чистые.

Шилообразные (конусные) сверла применяют для сверления отверстий под шурупы диаметром до 5 мм. Отверстия получаются рваные и шероховатые.

Центровые сверла применяются для сверления отверстий достаточно чистых и правильных только поперек волокон диаметром от 13 до 51 мм.

Бесцентровые (пробочные) сверла применяют для сверления несквозных отверстий с чистым ровным дном, например, в местах заделки сучков и других дефектных мест (в эти отверстия вставляют на клею деревянные пробки немного большего диаметра, чем высверленные отверстия).

Витые (винтовые) сверла применяют для сверления чистых отверстий разной глубины диаметром до 58 мм, но только поперек волокон дерева.

Раззенковка - металлический конус с наведенными от вершины к основанию режущими кромками применяется только для рассверливания отверстий под шляпки гвоздей или шурупов. Вместо них можно использовать сверла по металлу диаметром большим, чем высверленные отверстия.

Универсальное сверло полностью оправдывает свое название, так как с его помощью можно сверлить отверстия с постепенным увеличением их диаметра, с шагом 0,5 мм. Имеются комплекты универсальных сверл различного диаметра с малыми и большими подвижными ножами.

Коловорот - приспособление для вращения сверл. Коловороты бывают простые и комбинированные с трещоткой. Последним следует отдавать предпочтение. Состоят они из грибка, коленчатого вала, ручки и патрона. Грибок и патрон свободно вращаются вокруг своей оси.

Процесс сверления служит для вырезания в заготовках цилиндрических отверстий.

Спиральные сверла

Сверла изготовляют из инструментальной стали или стали (S) HSS, их резцы должны быть из закаленного металла. Чем лучше материал для изготовления сверл, тем дороже сверло и тем оно более долговечно.

На 19 показано строение спирального сверла; основные резцы, соединенные в середине стержня перемычкой, образуют острие сверла. Угол, который образуют основные режущие кромки, называют углом при вершине сверла. Чем тверже металл, тем меньше оптимальный угол при вершине сверла (для алюминия — 140°, латуни — 130°, стали — в среднем 118°).

Для стабильности сверла боковые резцы сконструированы в виде поверхностей спиралевидной формы, направленных влево или вправо, расстояние между которыми называют диаметром сверла. Боковые резцы образуют винтовые канавки, по которым стружка подается вверх. Угол, который канавка образует с длинной осью, является углом подъема винтовой линии. Для каждого металла существует свой оптимальный угол подъема (для латуни — 15°, стали — 30°, алюминия — 40°, меди — 54°). Сверло, которым работает домашний мастер, как правило, имеет цилиндрическую форму с диаметром от 2 до 16 мм. Сверла большего диаметра (до 100 мм) имеют форму конуса Морзе.

Сверлильные станки и опорные стойки (штативы)

Наиболее приемлемым инструментом для сверления металла считается ручной сверлильный электрический инструмент, однако при его помощи невозможно просверлить точные отверстия. Для этой цели используют стационарные станки. С помощью опорной стойки (штатива) ручной сверлильный инструмент можно превратить в стационарный станок (20). Для более точных сверлильных работ следует приобрести настольный сверлильный станок.

Было бы ошибкой думать, что без электросверла невозможно сверлить металл. Сверлильная машина с электрическим приводом использует сверла толщиной до 13 мм, а ручная сверлильная машина — до 8 мм.

Сверление металла ручными машинами происходит значительно медленнее и требует больше усилий, но результат может быть не хуже, чем при работе с электросверлом.

Лекция 14