1 Основні особливості обробки протягуванням

Протяжки - багатолезові металорізальні інструменти, що здiйснюють зрiзування шарiв металу без руху подачi за рахунок пiдвищення ширини або висоти наступного зуба по вiдношенню до попереднього. Це зростання називається пiдйомом на зуб протяжки. Крiм того, стружка не вiдводиться iз зони рiзання, а повнiстю розмiщується у впадинi мiж зубами.

Рисунок 3.1 – Розміщення стружки у западині між зубами інструменту під час протягування пластичних (а) та крихких (б) матеріалів

Протяжки характеризуються високою продуктивністю процесу протягування, високою точністю і чистотою поверхні незалежно від кваліфікації робітника, R_a=0.32…2.5 мкм, точність у межах 7…9 квалітетів), значною стiйкiстю мiж переточками i сумарною, а також простотою налагодження обладнання.

Водночас протяжки – складні і дорогі вузькоспецiалiзовані iнструменти, тому їх доцільно використовувати в серiйному i масовому виробництвi, а в одиничному та дрiбносерiйному виробництві – в тому випадку, коли це зумовлено наявністю поверхонь з нормалізованими формою та розмірами. Висока продуктивнiсть обгрунтована значною сумарною довжиною різальних кромок, що одночасно рiжуть метал, окрiм того, чорновi, чистовi i калiбруючi зуби розміщені на одному інструменті, тобто операцiї сумiщенi.

Залежно від конфігурації оброблюваної поверхні, її розмірів, величини припуску, матеріалу заготовки і інших факторів, протяжки виконують одно- прохідними чи комплектними.

2 Зубофрезерування методом копіювання.Перреваги та недоліки,область застосування

Копіювання. При нарізанні зубчастих коліс методом копіювання профіль зуба зуборізного інструменту відповідає профілю зубчастого колеса. Параметри профілю розраховують з урахуванням рівняння евольвенти inv α=tgα-α. Перевагами такого методу нарізання є можливість нарізання зубчатих коліс на горизонтально-універсальних та вертикально-фрезерних верстатах. Недоліком таких інструментів є невисока продуктивність та невисока точність нарізання зубчастих коліс. Це пов'язано з тим, що западини нарізання послідовно і після кожного окремо нарізання западини здійснюється ділення на зуб.

8.2.1 Пальцеві модульні фрези

Даними інструментами (рис. 8.3) нарізають зуби циліндричних коліс при модулі m>10 мм і шевронні зуби. Такі фрези малопродуктивні і не забезпечують достатньої чистоти поверхні через обмежене число зубів (4-8). Жорсткість фрези невисока, а при переточуванні змінюється діаметр інструменту, зуби якого затиловані.

П ри нарізанні прямих зубів профіль фрези точно копіює профіль западин зубів колеса, а при нарізанні косозубих та шевронних коліс застосовують метод безцентроїдного огинання. Вимагається корекція профілю зуба фрези, який не збігається з профілем западини шестірні.

Для полегшення процесу різання на різальних кромках чорнових пальцевих фрез роблять стружкороздільні канавки.

Застосовують цей інструмент тоді, коли іншим способом виготовити зубчастий вінець неможливо.

8.2.2 Дискові модульні фрези

Вказані фрези (рис. 8.4) виготовляють із затилованими зубами, тому їхні конструктивні елементи вибирають так, як і для звичайних фасонних затилованих фрез. За конструкцією бувають суцільні із швидкорізальної сталі та збірні із вставними ножами із швидкорізальної сталі (ШС) або твердого сплаву (ТС) (рис. 8.5). Зуби можуть бути з евольвентним або трапецієвидним (ступінчастим) профілем (у чорнових інструментів). Дискові фрези забезпечують ступінь точності зубчастих коліс не вище 9-го.

3. Зобразіть кінематичні схеми протягування з прямолінійними та круговими рухами.

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

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-поступательное относительное движение инструмента заготовки (рис. 128, а).  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 стер¬жня 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.

Рис. 128. Схемы протягивания 

4.Зубопротягування циліндричними протяжками. Переваги та недоліки область застосування.

Зубопротягивание — метод формообразования зубьев специальным инструментом — протяжкой. Существует схема протягивания одновременно всех зубьев инструментом, представляющим набор протяжек в едином корпусе. При этом число протяжек равно количеству впадин. Скорость протягивания составляет 10-12 м/мин. Метод более предпочтителен для образования внутреннего зацепления, а также нарезания зубчатых секторов. Характеризуется высокой производительностью и рекомендуется для условий массового производства. Другая, более распространенная схема формообразования — протягивание зубьев круговой протяжкой, состоящей из нескольких секций. Распределение резцовых секций предусматривает последовательно черновою и чистовую нарезку зубьев. Соответственно этому осуществляется профилирование резцов различных секций.Одним из наиболее производительных процессов обработки металлов резанием является протягивание, нашедшее применение и при зубонарезании. Зубопротягивание или зубопрошивание представляет собой процесс нарезания зубьев при помощи специальных режущих инструментов- протяжек или прошивок, перемещающихся поступательно вдоль зубьев или вдоль оси обрабатываемого колеса. Резание металла осуществляется за счет превышения контура последующего зуба по сравнению с предыдущим. Протяжное оборудование является универсальным, предназначенным для протягивания деталей различного профиля, а не только зубчатых венцов.

Существующие способы зубопротягивания основываются на использовании методов копирования и обкатки. При этом могут обрабатываться либо один зуб, либо одновременно несколько или все зубья колес с наружным и внутренним зубчатыми венцами, с прямыми и винтовыми зубьями.

Точность зубчатых колес, нарезанных протяжками, зависит от конструкции и точности инструмента, жесткости заготовки и способа ее крепления. При выполнении определенных требований, предъявляемых к этим факторам, точность нарезанных колес с внутренними венцами может достигать 7-8-й степени, колес с наружными венцами –8-9-й, а в некоторых случаях и 7-й степени точности (ГОСТ 9178-59). Шероховатость рабочей поверхности протянутых зубьев находится в пределах 5-6-гоклассов чистоты. Производительность процессов зубопротягивания в десятки раз выше, чем при зубофрезеровании или зубодолблении. К положительным свойствам зубопротягивания относят также те обстоятельства, что протяжное оборудование проще по конструкции, чем зуборезные станки, и квалификация рабочего-протяжника ниже, чем квалификация рабочего-зубореза. Стоимость протяжного инструмента, отнесенная к нарезанному колесу в крупносерийном производстве, ниже, чем стоимость червячной фрезы или долбяка.

Однако, протяжки – металлоемкий, сложный по конструкции и в изготовлении инструмент. Экономическая целесообразность их применения оправдывается лишь при проектировании оптимальной конструкции, выборе оптимальных режимов резания, качественном изготовлении и правильной эксплуатации.

            Проблема выбора рациональной конструкции инструмента является сложной и многоплановой задачей, требующей оптимизации многочисленных технологических факторов.