2.6. Обработка на протяжных станках
2.6.1. Протягивание и протяжной инструмент
Протягивание – механическая обработка внутренних и наружных поверхностей с прямолинейной образующей с помощью многолезвийного режущего инструмента – протяжки. Протягивание производится на универсальных и специальных протяжных станках (вертикальной и горизонтальной компоновки). Главное движение при протягивании – поступательное движение протяжки. Заготовка при прямолинейном протягивании неподвижна.
Протягивание – высокопроизводительный метод обработки поверхностей различной степени сложности. Особенно эффективно протягивание сложных и фасонных профилей заготовок. Протягивание заготовок находит широкое применение при массовом и серийном производстве. В мелкосерийном и единичном производстве протягиванием обрабатывают поверхности, к точности и параметрам качества которых предъявляют высокие требования.
Принципиальное отличие протягивания от других видов механической обработки заключается в том, что при протягивании отсутствует движение подачи sz. Значение подачи при протягивании заложено в конструкции инструмента. Размер каждого последующего режущего элемента протяжки больше предыдущего на величину, численно равную sz – подаче на зуб. Каждый зуб протяжки в отличие от зуба фрезы только один раз участвует в обработке данной заготовки. Так как суммарное число зубьев, участвующих в резании, велико, то в работе одновременно находится несколько зубьев (три – шесть). Протягиванием обрабатывают различные внутренние и наружные, а также полуоткрытые поверхности (рис. 2.55).
Р и с. 2.55 Основные виды обрабатываемых поверхностей при протягивании:
а, б, в, г – внутренние поверхности; д, е, ж, з – наружные поверхности
Существуют два варианта протягивания: свободное и координатное. При свободном протягивании обеспечиваются размер профиля и малая шероховатость отверстия, при координатном – выдерживается еще и размер профиля относительно базовых поверхностей заготовки.
При внутреннем, свободном протягивании заготовки 2 (рис. 2.56, а), имеющие предварительно обработанное отверстие, базируют торцовой поверхностью посредством опорной шайбы 3 на опорной плите протяжного станка. Схема срезания припуска при протягивании приведена на рис. 2.56, б.
Рис. 2.56. Схема работы внутренней (а) и наружной (б) протяжек:
1- протяжка; 2- обрабатываемая заготовка; 3- опорная шайба; 4 – зажимной патрон
Если сила прикладывается к задней части протяжки, то такой метод обработки называют прошиванием, а инструмент – прошивкой. Прошивка работает на сжатие и продольный изгиб. Во избежание изгиба прошивку делают короче (обычно 200 – 300 мм) протяжки, и ее длина не должна превышать 15-кратного диаметра.
2.6.2. Типы протяжек, их конструктивные элементы и
геометрические параметры
Существуют протяжки нескольких типов. Круглые протяжки предназначаются для обработки внутренних цилиндрических поверхностей (см. рис. 2.56, а). Внутренняя протяжка имеет следующие составные части (рис. 2.57):
Р и с. 2.57. Схема обработки на горизонтально-протяжном станке
хвостовик с замковой частью 8, переходной конус 3; переднюю направляющую 7 (для направления протяжки в начале ее работы по предварительно обработанному отверстию); режущую часть 6, которая срезает основной припуск; калибрующую часть 5, элементы которой калибруют отверстие, снимая очень малый припуск и обеспечивая малую шероховатость, а также большую точность профиля; заднюю направляющую часть 4, которая необходима для предотвращения провисания протяжки, поддерживаемой в начале резания специальным приспособлением – люнетом, а также для предотвращения перекоса заготовки в конце обработки (в момент выхода из зоны обработки последних зубьев). На секциях круглых протяжек в шахматном порядке делают стружкоразделительные канавки.
Р и с. 2.58. Схема обработки шпоночного паза
Шлицевые протяжки применяют для обработки прямых и винтовых шлицевых канавок. Канавки изготовляют прямыми и эвольвентного профиля. При протягивании винтовых канавок заготовка или протяжка вращаются в процессе обработки.
Шпоночные протяжки применяют для обработки шпоночных пазов. Обработка заготовки шпоночной протяжкой производится с помощью специального приспособления – оправки (рис. 2.58).
Многогранные протяжки применяют для обработки граненых отверстий с любым числом сторон. Плоские протяжки предназначаются для обработки плоских поверхностей (см. рис. 2.56, б).
Протяжки являются сложным по конструкции и дорогим инструментом, в связи с чем они должны иметь максимально возможную стойкость. У шпоночных протяжек из быстрорежущих сталей стойкость Т 120 мин, у шлицевых - Т 420 мин при обработке стальных заготовок. Для изготовления цельных протяжек применяют следующие быстрорежущие стали: Р6М5, Р9, Р9Ф5, Р9К5 и др. В некоторых случаях применяют для изготовления протяжек углеродистые и легированные стали (9ХС, ХВГ и др.). Стойкость протяжек из легированных сталей в 2 – 2,5 раза выше стойкости протяжек из быстрорежущих сталей.
С целью экономии быстрорежущей стали иногда внутренние и наружные протяжки изготовляют сборными. Режущую часть сборных протяжек выполняют из быстрорежущей стали или из твердосплавных элементов, а крепежную и присоединительную – из конструкционной стали. Стойкость твердосплавных элементов в протяжках в 12 – 18 раз выше, чем режущих элементов протяжки из быстрорежущей стали.
Внутренние протяжки различают по форме (плоские и круглые) и конструктивным особенностям замковой части. Размеры замковой части и их форму выбирают в зависимости от конструкции протяжки по ГОСТ 4044 – 70 для круглых и ГОСТ 4043 – 70 для плоских протяжек.