Обработка протягиванием. Схема обработки. Получаемые характеристики. Область применения.

Протягивание - технологический метод обработки резанием и холодным пластическим деформированием, производимый специальными многозубыми инструментами - протяжками и прошивками.

Протяжки имеют форму стержня или полосы, снабженных зубьями, последовательно расположенными вдоль их оси. Протяжками обрабатывают внутренние и наружные поверхности различной формы (круглые, плоские, фасонные) (рис. 1).

При обработке внутренних поверхностей в заготовке предварительно образуется отверстие. Отверстие может быть получено при изготовлении заготовки или сверлением.

Внутренним протягиванием можно получить отверстия круглого, квадратного и шестигранного поперечного сечения, а также отверстия со шпоночным пазом, шлицевые, фасонные сложного профиля.

Наружным протягиванием получают плоские и фасонные линейчатые поверхности любого профиля, а также пазы и уступы. К преимуществам протягивания следует отнести простоту кинематической схемы обработки, включающей одно прямолинейное движение. Движение подачи отсутствует.

Подача зубьев в глубину обрабатываемого поверхностного слоя достигается превышением каждого последующего зуба относительно предыдущего. Величина превышения последующего зуба относительно предыдущего называется подъемом на зуб.

Простота кинематической схемы обработки обусловлена тем, что образующая линия формируемой поверхности воспроизведена на рабочем профиле зубьев протяжки, а траектория прямолинейного движения воспроизводит направляющую линию, которая является прямой линией. Следовательно, это движение является главным движением резания.

Несмотря на низкие скорости резания при протягивании, связанные с трудностью реверса больших масс при возвратно-поступательном движении, скорость относительного перемещения протяжки превышает скорость относительного перемещения других инструментов, определяемую минутной подачей.

Вследствие этого протягивание по сравнению с другими методами обработки является наиболее производительным (табл. 1).

Кроме указанного протягивание обладает следующими достоинствами:

1) простотой устройства и обслуживания станков;

2) возможностью автоматизации процесса;

3) сокращением технологического цикла за счет возможности замены протягиванием нескольких других последовательных операций (зенкерование, развертывание и т.п.);

4) возможностью обрабатывать сложные поверхности с высокой точностью и низкими параметрами шероховатости.

Различают три основных метода протягивания: свободное, координатное и протягивание тел вращения.

При свободном протягивании обеспечивается лишь нужный размер, макрогеометрия и параметры шероховатости обрабатываемой поверхности. Координатное протягивание характеризуется тем, что достигаются с необходимой точностью не только размеры, параметры шероховатости и форма обработанной протяжкой поверхности, но и обеспечивается точное положение ее относительно других поверхностей детали.

Поэтому при координатном протягивании положение детали относительно протяжки строго фиксируется с помощью специальных приспособлений.

Рис. 1. Принципиальные схемы протягивания: а - круглого отверстия; б - шпоночного паза; в - наружной поверхности; г - шлицевого отверстия.

Метод протягивания тел вращения может быть применен для обработки наружных и внутренних поверхностей. Точность профиля обработанных поверхностей обеспечивается калибрующими зубьями протяжек, а точность размера (диаметра) - установкой протяжек относительно оси вращения обрабатываемых деталей.

Для протягивания применяют три схемы обработки: профильную, генераторную, групповую.

Протягиванием можно обрабатывать все металлы и неметаллы с высокой производительностью и качеством обработки . Как и все режущие инструменты, протяжка состоит из рабочей (режущей, калибрующей, выглаживающей), установочно-крепежной частей, а также соединительной части, которая соединяет их между собой.

Наиболее полно все элементы представлены в протяжках для внутреннего протягивания (рис. 2.). Передний хвостовик 1 служит для соединения с патроном и передачи усилия от станка протяжке. Шейка 2 связывает передний хвостовик с рабочей частью. Направляющий конус 3 облегчает ввод протяжки в обрабатываемое отверстие.

Передняя направляющая часть 4 обеспечивает направление протяжки по обрабатываемому отверстию, устраняет перекосы и неравномерность нагрузки по периметру первых режущих зубьев.

Рабочая часть служит для удаления припуска и формирования заданных параметров качества поверхности обработанного отверстия. Рабочая часть состоит из режущей, переходной, чистовой, калибрующей и выглаживающей частей. Режущая часть 4 служит для удаления основной доли припуска.

Переходная часть 5 необходима для постепенного уменьшения сил резания при переходе от черновой к чистовой части. Чистовая режущая часть 6 обеспечивает формирование размеров, форм и необходимых параметров шероховатости обрабатываемой поверхности.

Калибрующая часть 7 служит для уточнения размера, формы и снижения параметров шероховатости отверстия. Выглаживающая часть 8 используется для снижения параметров шероховатости и повышения твердости и износостойкости поверхностного слоя.

Задняя направляющая часть 9 обеспечивает направление протяжки в отверстии по мере выхода из отверстия чистовых режущих, калибрующих зубьев и выглаживающих элементов.

Задний хвостовик применяют в протяжках, работающих в автоматизированном цикле, и служит для захвата протяжки патроном с последующим ее отводом в исходное положение.

В отличие от протяжки у прошивки отсутствуют хвостовики и шейка (рис. 2., б).

Шпоночная протяжка (рис. 2., в) имеет те же части, что и протяжки для обработки отверстий, за исключением шейки и направляющего конуса. Протяжки для наружного протягивания обычно крепятся к ползунам винтами и поэтому у них отсутствуют хвостовики, направляющие и шейка. Шагом зубьев протяжки называется расстояние между режущими кромками двух соседних зубьев. Геометрия режущей части определяется в сечении, перпендикулярном главной режущей кромки.

У протяжек различают передний угол у, задний угол а, вспомогательный угол в плане Ф, и угол наклона со, а также элементы протяжки - переднюю 10 и заднюю 11 поверхности, главную 12 и вспомогательные 13 режущие кромки, стружколомательные канавки 14.

Рис. 2. Основные элементы протяжек и прошивок : а - круглая протяжка; б - круглая прошивка; в - шпоночная протяжка; г - геометрия зуба протяжки.

Между зубьями расположены стружечные канавки, используемые для формирования и размещения стружки.

Элементами стружечной канавки являются: закругленная одним или двумя радиусами впадина 2, спинка зуба 15, ширина пера 16 и ленточка с углом а=0. Форма режущей части и стружечной канавки определяют форму профиля зубьев протяжек.

При этом необходимо учитывать форму передней поверхности и группу заточки, которые также определяют форму профиля зубьев протяжки.

Основные параметры процесса протягивания определяются на основе результатов экспериментальных исследований и обобщения производственного опыта.

Рекомендуется следующая методика определения параметров процесса протягивания и протяжек. Вначале определяют группу обрабатываемости материала детали и группу качества обрабатываемой поверхности.

Полученные данные являются основой для назначения скорости протягивания и выбора марки смазочно-охлаждающей жидкости . Затем проводится расчет характеристик протяжек.

По назначают припуск под протягивание, выбирают схему удаления этого припуска резанием и устанавливают необходимость применения других воздействий.

Важнейшим параметром процесса протягивания и протяжки, определяющим производительность и качество обработки и стойкость инструмента, является величина подъема на зуб.

Подъем на зуб чистовой части протяжки должен быть минимальным, как правило равным 0,02 мм, обеспечивающим качество и точность обработанной поверхности. Подъем на зуб черновой части должен быть максимальным для достижения наивысшей производительности. Однако при этом необходимо учитывать ограничивающие факторы.

Как правило, величина подъема на зуб определяется из условия размещения стружки в стружечной канавке.

При обработке внутренних поверхностей тел вращения при черновом протягивании 11-10 квалитет, шероховатость 12,5-0,8 мкм, при чистовом 9-6 квалитет, шероховатость 6,3-0,2 мкм.

При обработке плоских поверхностей и пазов при черновом протягивании 11-10 квалитет, шероховатость 3,2-1,6 мкм, при чистовом 9-6 квалитет, шероховатость 1,6-0,4 мкм.