Протягивание

 

Процесс протягивания – чистовой процесс обработки внутренних и наружных, сквозных замкнутых и не замкнутых поверхностей, многозубым инструментом, сложным по конструкции, называемым протяжкой. Протягивание осуществляется на станках протяжной группы.    

Протягивание является одним из наиболее производительных видов обработки металлов резанием и широко распространено в серийном и массовом производстве. Высокая производительность при протягивании объясняется большой суммарной длиной режущих кромок, одновременно участвующих в срезании материала.

Протягиванием обеспечивается получение обработанной поверхности в пределах первого - третьего классов точности, с шероховатостью Ra 2,5 - 0,16 мкм, таким образом, протягивание является не только высокопроизводительным, но и высокоточным методом обработки.

Протягивание используются, когда требуется высокая точность обработки, при изготовлении особо сложных форм, невозможных обработкой другими способами. Как правило, обрабатываемые поверхности имеют сложную геометрическую форму: круг, овал, шлицы, эвольвента, пазы, наружные поверхности разнообразной формы, зубчатые колеса наружного и внутреннего зацепления.

           

В сравнении с другими технологиями мехобработки протягивание имеет несколько преимуществ:

1) в работе участвуют в нескольких зубьев, что обеспечивает повышенную величину минутной подачи в процессе резания. Низкая скорость рабочего движения от 2 до 15 м/мин (по серым чугунам протяжки с твердосплавными зубьями работают на скоростях до 50 м/мин). Количество одновременно снимаемого припуска выше, чем например даже у фрез, что определяет высокую производительность процесса протягивания;

2) точность обработки может достигать 6-го квалитета;

3) шероховатость обрабатываемых поверхностей Ra 1,25 - 0,16 мкм;

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

5) хороший ресурс стойкости протяжек;

6) возможностью автоматизации процесса;

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

8) возможность устранения дефектов;

9) невысокие требования к квалификации рабочих;

10) невысокие расходы по эксплуатации инструмента.

 

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).

 

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

 

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.

                         

 

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

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.

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.

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.

 

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

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.

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.

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.