Протяжки (презентация 2.4), вопросы 109-112

Протяжки применяют при серийном и массовом изготовлении отверстий в различных деталях как круглой формы, так и сложной форм: шлицевые, шпоночные, квадратные, многогранные, с внутренним зубчатым зацеплением и т.п. С помощью наружных протяжек также иногда изготавливают наружные сложные короткие профили с незамкнутым контуром. На слайде 3 представлена конструкция основных частей протяжки., однако более 80% протяжек предназначены для обработки внутренних отверстий.

Различают протяжки (сл. 2а) и прошивки (сл. 2б). Протяжки работают на растяжение, а прошивки – на сжатие. С помощью протяжек получают точные и чистые отверстия – 6-9 квалитета точности с шероховатостью Ra = 2,5…0,32 мкм. Кинематическая схема работы протяжек состоит лишь в одном прямолинейном движении вдоль оси детали, снятие припуска обеспечивается подъемом на зуб Sz.

На слайде 3 представлены основные конструктивные части протяжки:

1 – хвостовик для крепления протяжки в специальном патроне протяжного станка; 2, 3 - шейка и переходной конус промежуточные между хвостовиком и 4 передней направляющей; 5 – режущая часть, состоящая из режущих зубьев; 6 – калибрующая часть, состоящая из калибрующих зубьев; 7 – задняя направляющая, предохраняющая протяжку от «провисания» с помощью специального люнета; 8 – опорная цапфа.

Схема протягивания представлена на сл. 22.

Режущая часть обычно состоит из режущих и зачищающих зубьев, причем каждый последующий зуб (или группа зубьев) имеют больший размер на величину подъема на зуб Sz – (сл. 4). Калибрующие зубья подъема на зуб не имеют и предназначены для придания отверстию требуемых точности и шероховатости.

Конструкцию протяжки определяет схема срезания припуска.

Схемой резания протяжки называют способ распределения работы по срезанию припуска между отдельными зубьями протяжки. Схема резания определяет величину подъема на зуб Sz, а также количество режущих зубьев и длину протяжки.

Основными схемами резания являются (сл. 7, рисунок 2.4.1)):

1. Одинарная (профильная и генераторная);

2. Групповая (прогрессивная).

Профильная схема (схема подобия) характерна тем, что каждый последующий зуб снимает тонкую стружку по всей ширине обрабатываемой поверхности (сл. 8…10), например, по всей длине окружности, квадратного отверстия или шпоночного паза. При этом при широкой стружке необходимо выполнение стружкоразделительных канавок (сл. 17, 18), что приводит к созданию толстых ребер жесткости и, как следствие, фактическому увеличению толщины среза, превышающему почти вдвое величину Sz. Для протяжек с профильной схемой резания характерен значительный износ задних поверхностей у углов зуба, поэтому величина Sz невелика. Стружка тонкая, но широкая, что ведет к увеличению удельных давлений при протягивании.

Генераторная схема (сл. 11…14) предусматривает снятие припуска параллельными слоями на отдельных участках, и только последний зачищающий зуб снимает тонкий слой по всему профилю. Получаемая стружка довольно тонкая, не широкая без ребер жесткости. Такие протяжки проще в изготовлении и заточке. Характерным примером является представленная на сл. 13 схема обработки квадратного отверстия, когда обрабатывается не вся сторона квадрата, а только его углы, что позволяет увеличивать подъем на зуб на последующих зубьях протяжки за счет снижения ширины протягивания.

Групповая (прогрессивная) схема (сл. 15, 16) предусматривает разделение всего срезаемого слоя на небольшое число слоев, и иногда даже почти всего слоя на полную глубину. Срезаются толстые и сравнительно узкие стружки, при этом удельное давление уменьшается, трение режущих кромок об обработанную поверхность снижается, отсутствуют стружкоразделительные канавки. Такая схема значительно производительнее одинарной.

Рисунок 2.4.1 – Схемы резания

Все режущие зубья разделяются на группы и внутри каждой группы соответствующие зубья срезают свою часть профиля, а последний зуб группы уже весь профиль (рисунок 2.4.2).

Рисунок 2.4.2 – Схема срезания припуска при различных схемах протягивания

 

Обычно применяют схемы с шахматным расположением зубьев; с многогранными зубьями и протяжки с переменной схемой резания. Например, в группе из 3-х зубьев все зубья имеют одинаковый диаметр, но различную форму и толщину. Несколько таких групп обеспечивают снятие всего припуска. Такие протяжки имеют значительно меньшую длину, чем одинарные, хотя и сложнее в изготовлении.

При шахматном расположении зубьев все зубья в группе имеют одинаковый диаметр, они в шахматном порядке снимают толстый слой. Схема резания с многогранными зубьями обеспечивает прогрессивное снятие материала довольно толстыми стружками без стружкоразделительных канавок.

Однако наибольшее распространение получила групповая схема переменного резания. Особенность схемы переменного резания состоит в том, что режущая часть имеет группы из 2…5 – зубых секций (рисунок 2.4.3).

Рисунок 2.4.3 – Схема расположения зубьев протяжки переменного резания

 

Первый (возможно и второй) зуб протяжки имеет несколько выступов, разделенных впадинами (выкружками), Подъем на зуб большой без ребер жесткости. Следующий зуб выполнен гладким круглым и несколько меньшего диаметра, чем первый. Он срезает выступы, оставшиеся после обработки предыдущими зубьями. Последний зуб секции, как правило, снимает оставшуюся тонкую стружку по всему профилю. Далее в работу вступает следующая секция зубьев, имеющих соответствующий больший диметр, обеспечивая подъем на зуб.

Все схемы резания при необходимости могут комбинироваться в одной протяжке.

Геометрия режущей части протяжки (сл. 4-6).

Угол γ режущей части выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала от 0 до 18⁰. Угол α – для протяжек внутреннего протягивания 2- 3⁰30^/ для режущих и 30^/ - 1⁰ для калибрующих зубьев; для наружных протяжек - 10⁰.

Подъемом на зуб Sz называют разность высот двух соседних зубьев (или групп зубьев) протяжки, представляющую собой толщину среза, снимаемую каждым последующим зубом (группой зубьев). Величина Sz зависит от обрабатываемого материала, жесткости детали и т.п. Для одинарной схемы резания величина Sz обычно выбирается 0,02…0,07 мм и 0,1…0,3 для групповой. При Sz более 0,05 мм следует проверять возможность завивания и размещения стружки во впадине зуба (сл. 6).

Режущая часть обычно состоит из черновых, получистовых и чистовых зубьев. Для одинарных протяжек первый зуб обычно выполняют по форме предварительного отверстия. Следует иметь ввиду, что опасными сечениями на растяжение про тяжки являются: сечение перед первым зубом протяжки и сечение хвостовика. Обычно расчет ведется по диаметру впадины перед первым зубом (d₁-2h см. сл. 5), где h – высота зуба. Для обеспечения прочности протяжки первый зуб при одинарной схеме выполняется по диаметру равным диаметру предварительного отверстия (d₁=D₀), т.е. снятие припуска первым зубом не предусматривается. При групповой схеме припуск на снятие для первой группы зубьев составляет 0,5 припуска (d₁=D₀+0,5 Sz).

Число черновых зубьев для протяжек с одинарной схемой резания определяют

Zч =  +1. Добавление 1 связано с тем, что первый зуб, как отмечалось не снимает припуск.

Для протяжек с групповой схемой резания Zч =  Zг+0,5Zг, где Zг – число зубьев в группе. Отношение Aч/Sz определяет количество черновых групп.

Шаг и стружечные канавки между зубьями.

Очевидно, чем меньше шаг t (сл. 5), тем протяжка короче. Однако это определяется длиной протягивания L. Обычно принимают для протяжек с одинарной схемой резания t= (1,25…1,5) L, для групповых – (1,45…1,9) L. В зависимости от шага выбирают и другие параметры, в частности, минимально необходимую для размещения стружки глубину стружечной канавки (сл. 6).

Определив шаг, следует проверить, чтобы число зубьев одновременно участвующих в работе (Zодн=  ) было бы не менее 2. Так, если в результате расчета получается, например 3,5, это означает, что в работе участвуют поочередно 3 и 4 зуба протяжки.

Число калибрующих зубьев протяжки принимают от 2 до 7. По мере изнашивания при переточках первые калибрующие зубья могут превращаться в режущие.

Протяжки рассчитываются на прочность на растяжение. Если условия прочности не соблюдаются, необходимо произвести перерасчет геометрических параметров.

В ряде случаев при обработке отверстий с большими припусками и невозможностью изготовления очень длинных протяжек, применяют наборы из 2-3 протяжек.