Решение. Процесс лезвийной обработки резанием (ЛОР) открытых плоских и фасонных, внутренних и наружных поверхностей с линейной образующей называется протягиванием

 

Процесс лезвийной обработки резанием (ЛОР) открытых плоских и фасонных, внутренних и наружных поверхностей с линейной образующей называется протягиванием. В этом процессе главное движение – прямолинейное или круговое – придается режущему инструменту; движение подачи отсутствует, возобновление процесса резания обеспечивается подъемом а_z на зуб. В зависимости от характера движения режущего инструмента различают протягивание (рис. 1, а), когда инструмент вытягивается из отверстия и прошивание (рис. 1, б), когда 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.

Протяжка является дорогостоящим инструментом. Позволяет получать контур со степенью точности 6, 7 квалитета с шероховатостью поверхности R_Z 20; R_A 1,25.

Однако протяжки это дорогостоящий специальный режущий инструмент, поэтому их применение экономически оправдано в массовом и крупносерийном типах производств; в мелкосерийном производстве их применяют лишь тогда, когда другими способами нельзя получить требуемую форму и точность поверхности детали (например, шлицевых отверстий) или для обработки одинаковых по форме и размерам поверхностей различных деталей (например, одинаковые отверстия).

Обычно протяжки применяют для обработки круглых, шлицевых, многогранных и других отверстий, а так же шпоночных канавок, и наружных поверхностей, прямолинейных по длине (диаметром и шириной от 6…8 до 100 и более мм). Основные виды протяжек стандартизированы по их элементам (шаг между зубьями, высота стружечной канавки, форма зуба).

 

 

Внутренняя протяжка состоит из передней замковой части, передней направляющей части, рабочей части (на которой выполнены зубья), задней направляющей части. Для тяжелых протяжек, работающих в автоматическом цикле, может применяться задняя замковая часть. Рабочая часть протяжки состоит из режущей и калибрующей частей. На режущей части расположены режущие зубья, срезающие припуск, оставленный на обработку. Для того, чтобы режущие зубья могли срезать определенные слои материала, каждый последующий зуб имеет превышение над предыдущим. Это называется подъемом на зуб (практически это подача на одно режущее лезвие). Подъем на зуб а_z может быть одинаковым для всех режущих зубьев, а может меняться от одной группы зубьев к другой. На калибрующей части протяжки расположены калибрующие зубья, имеющие одинаковый размер (a_Z =0). Эти зубья выполняют две основные функции:

1. Калибруют обработанный контур;

2. Служат резервом для режущих зубьев при переточках.

a_Z не должен быть меньше min допустимого, что определяется радиусом округления зубопротяжки r (a_Z >0,02 мм) и не должен быть больше max допустимого, что обеспечивает достаточно высокую стойкость протяжки и чистоту обработки.

Режущие кромки зубьев, расположенные вдоль контурных линий профиля и определяющие возвышение зуба, являются главными режущими кромками. Лезвия, образующие с главными лезвиями сопряженные угловые переходы и формирующие боковые профильные участки обрабатывающего контура, называются вспомогательными.

1 – главная режущая кромка;

2 – вспомогательные режущие кромки;

3 – передняя поверхность;

4 – задняя поверхность;

f – главный угол в плане;

f₁ – вспомогательный угол в плане.

Стружка при протягивании располагается в стружечной канавке. l – угол наклона режущей кромки, измеряется между главной режущей кромкой и плоскостью, перпендикулярной вектору скорости резания. Для внутренних протяжек l = 0, для наружной протяжки l ≠ 0 (для плавности работы зубья выполняют наклонными).

g – передний угол, измеряемый между плоскостью, перпендикулярной оси протяжки и передней поверхностью.

Шаг и размеры калибрующих зубьев делают или такими же как и режущих, или t_K=0,6t. Калибрующие зубья имеют такой же передний угол, как и режущие g_K=g, а задний угол калибрующих зубьев равен 0, так как на них оставляют ленточки, шириной f=0,2 мм при увеличении от зуба к зубу с шагом от 0,2 до 0,6 мм.

В зависимости от характера обработанной поверхности протяжки могут быть внутренними и наружными. Внутренние протяжки предназначены для обработки круглых, квадратных, многогранных и шлицевых отверстий, а также шпоночных и других фигурных пазов. Наружные протяжки предназначены для обработки наружных поверхностей, пазов, уступов.

 

а)

б)

Рис. 1. Основные технологические схемы протягивания (а) и прошивания (б): 1 – плавающая опора; 2 – протяжка; 3 – заготовка; 4 – стол; 5 – шток поршня; 6 – прошивка; D_r – главное движение резания; D _x.x – обратный (холостой) ход; → – действие силы протягивания

 

Внутренние цилиндрические поверхности обрабатывают протяжками или прошивками после сверления, растачивания, зенкерования. Так же обрабатывают отверстия, полученные на стадии заготовительных операций. При обработке цилиндрического отверстия протяжкой 2 (рис. 1, а) заготовку 3 устанавливают на сферическую плавающую опору 1 (плавающая протяжка) или на плоскую опору. При установке на сферическую опору заготовка самоустанавливается по оси протяжки, но торец может получиться не перпендикулярным оси отверстия. 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. При обработке многогранных или шлицевых отверстий применяют специальные многогранные или шлицевые протяжки.

При прошивании инструмент – прошивка 6 – проталкивается в отверстие заготовки 3 поршнем пресса (рис. 1, б). Принципиальное отличие прошивки от протяжки в месте приложения силы: у протяжек сила от протяжного станка приложена к её передней части, и тянет протяжку – в теле инструмента напряжения растяжения; у прошивок сила приложена к задней части прошивки и толкает прошивку – в теле инструмента напряжение сжатия. Поэтому прошивку из условия обеспечения устойчивости делают короче протяжки. Заготовка устанавливается на стол 4 пресса. Так как прошивка работает на сжатие, длина L ее ограничена: L/D ≤ 15, где D – диаметр прошивки. Поэтому пришивки обычно применяются для получистой правки цилиндрических отверстий.

Протягивание – процесс прерывистый, для его выполнения необходимо возвратно-поступательное движение исполнительного механизма главного движения. Прямой ход – рабочее движение, обратный ход – холостой ход. Инерция масс исполнительного механизма главного движения не позволяет работать на высоких скоростях резания. Обычно применяют скорость резания в пределах 8…15 м/мин.

Несмотря на то, что протяжки и работают на небольших скоростях резания, их целесообразно изготовлять из быстрорежущих сталей. В отдельных случаях применяют сталь ХВГ, которая технологична при термической обработке. При обработке чугунных деталей, а также труднообрабатываемых материалов находят применение твердосплавные протяжки. Такие протяжки делаются сборными. Стойкость твердосплавных протяжек в несколько раз выше стойкости протяжек из быстрорежущей стали, однако технологические трудности их изготовления и заточки препятствует их широкому применению.

Протяжные станки отличаются простотой конструкции и большой жесткостью, что объясняется тем, что в станках отсутствует цепь движения подачи (рис. 2). Основной характеристикой протяжного станка является тяговое усилие на штоке и ход штока рабочего цилиндра.

 

 

Рис. 2. Станки протяжной группы: а – горизонтально-протяжной; б – вертикально-протяжной. 1 – станина; 2 – насосная станция; 3 – гидроцилиндр;

4 – шток; 5 – захват; 6 – кронштейн; 7 – каретка; 8 – поддон; 9 – вертикальная колонная; 10 – стол; →, - - > – направление перемещения элементов станка при главном движении и холостом ходе

 

Горизонтально-протяжный станок предназначен для протягивания внутренних поверхностей. На станине 1 (рис. 2, а) размещены гидроцилиндр 3 и насосная станция 2. На переднем конце штока 4 установлен захват 5 с кареткой 7. Каретка перемещается по направляющим станины. Протяжка устанавливается в захвате и протаскивается сквозь отверстие в заготовке. Заготовка при этом опирается 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.

Вертикально-протяжный станок предназначен для обработки наружных поверхностей. На станине 1 (рис. 2, б) установлена вертикальная колонна 9 с рабочим гидроцилиндром, насосной станцией 2 и кареткой 7. На конце станины установлен стол 10. Заготовку устанавливают в рабочем приспособлении.