Характеристика обробки протяганням

1. Загальні відомості. Протягання - високопродуктивний метод оброб­ки отворів, зовнішніх поверхонь різного профілю спеціальним інструмен­том - протяжками, що забезпечує високу точність форми та розмірів і малу шорсткість.

Протяжка - багатолезовий різальний інструмент, форма якого відпо­відає формі оброблюваної поверхні. Внаслідок того, що в процесі протя­гування кожен наступний зубець вище попереднього, припуск на оброб­ку знімається поступово.

Розрізняють внутрішнє і зовнішнє протягання. При внутрішньому про­тяганні (рис. VI.47, а) протяжку 1 протягають крізь попередньо просверд­лений або розточений отвір заготовки 2. Залежно від форми поперечного перерізу протяжками можна виготовити отвори різного профілю. Протяж­ки 1 для зовнішнього протягання (рис. VI.47, б) призначені для обробки зовнішніх плоских і лінійних поверхонь заготовок 2 невеликої ширини.

Подібним до протягання є прошивання (рис. VI.47, в), яке здійснюють на пресах або спеціальних верстатах. Прошивку 1 протискують крізь отвір оброблюваної заготовки 2. Її застосовують для обробки коротких отво­рів. Головним рухом при протяганні є переміщення протяжки. Руху пода­чі в механізмі протяжних верстатів немає.

2. Схеми різання при протяганні.Схема різання при протяганні - це послідовність зрізання припуску зубцями протяжки. Розрізняють профіль­ну, генераторну і прогресивну схеми різання.

При профільній схемі (рис. VI.48, а) форма різальних кромок зубців протяжки подібна до профілю оброблюваної поверхні. Ці протяжки склад­ні для виготовлення, тому цю схему застосовують в основному для круг­лих і зовнішніх протяжок.

Генераторна схема передбачає послідовне зрізання припуску паралель­ними або дугоподібними шарами, розміщеними по концентричних обво­дах (рис. VI.48, б). Зубці різальної частини мають змінний контур, який поступово переходить у контур протягуваної поверхні. Лише останні зубці

Рис. VI.47. Схеми протя­гання і прошивання

Рис. VI.48. Схеми різання при протяганні

знімають тонкий шар по всьому профілю. Ці протяжки більш технологіч­ні у виготовленні і при заточуванні.

При прогресивній схемі (рис. VI.48, в) різання відбувається не по всьому периметру одночасно, а по частині його групами зубців. У групі зубці мають однакову висоту і зрізають шар завтовшки А і завширшки В. Оскільки кожен зуб зрізає більш вузький шар і зусилля протягання змен­шується, це дає можливість вести обробку при більшій товщині зрізува­ного шару (0,1...0,4 мм).

39. Основні елементи і геометричні параметри протяжок

За характером оброблюваних поверхонь розрізняють протяжки для внутрішнього і зовнішнього протягання. Використовують протяжки з рі­зальними і зміцнювальними робочими елементами. У зміцнювальних робочих елементів зубці округлі і деформують поверхневий шар без знят­тя стружки.

На рис. VI.49 зображено протяжки для круглих отворів і шпонкових пазів. Основні їх частини такі: хвостова 1, призначена для кріплення про­тяжки у верстаті; передня напрямна 2 - орієнтує протяжку в отворі в почат­ковий момент роботи її різальних зубців; різальна 3 - знімає різальними зубцями, що поступово збільшуються по висоті, припуск на обробку; ка­лібрувальна 4 - надає отвору або пазу остаточних розмірів; розміри каліб­рувальних зубців однакові і дорівнюють розмірам останнього різального зуба; задня напрямна 5 - призначена для спрямовування протяжки і захи­щає її від перекосу до виходу останнього калібрувального зубця з отвору.

Протяжки виготовляють переважно з легованої інструментальної сталі марки ХВГ і швидкорізальних сталей Р9 і Р18. Застосовують також плоскі і шпонкові протяжки, оснащені пластинками з твердих сплавів ВК8 і Т5К10. Для обробки циліндричних отворів використовують збірні протяжки зі змін­ними твердосплавними різальною і калібрувальною частинами.

Кожен зуб протяжки - це різець (рис. VI.49) із властивими йому геомет­ричними параметрами різальної частини. Передній і задній кути протяжки визначають у площині, нормальній до різальної кромки. Залежно від меха-

Рис. VI.49. Основні частини та геометричні параметри протяжок

нічних властивостей оброблюваного матеріалу у змінюється від 0 до 15... 18°. Передній кут зубців калібрувальної частини становить близько 0...5⁰.

Задній кут α для протяжок внутрішнього протягання залежно від кла­су точності оброблюваного отвору становить близько 1...4⁰. Калібру­вальні зубці на задній поверхні мають стрічечку завширшки 0,2...0,3 мм, у якої α = 0°.

Крок зубців вибирають з таким розрахунком, щоб у різанні брало участь одночасно не менше ніж 3 зубці.

40. Роботи, які виконують на протяжних верстатах

1. Схема роботи протяжного верстата.Протяжні верстати поділяють на верстати: для внутрішнього і зовнішнього протягання, вертикальні і горизонтальні, з одноінструментним і багатоінструментним настроюван­ням, безперервної і переривчастої дії.

Найбільш поширені горизонтально-протяжні верстати, які застосову­ють в основному для обробки отворів.

На рис. VI.50 показано схему горизонтально-протяжного верстата. В по­рожнистій частині станини 1 вміщений гідропривод 3, якому надає рух електродвигун 2. Гідропривод надає рух штоку 4 з кареткою 5 і патроном 6 для закріплення протяжки 8. Оброблювана деталь 7 упирається в кронштейн станини. При робочому ході каретка 5 з патроном 6 і протяжкою перемі­щується доти, доки протяжка не вийде з деталі. Після цього оброблювану деталь знімають, протяжку виймають із супорта, який за допомогою гідро-привода повертається зі збільшеною швидкістю у вихідне положення, і про­цес повторюється з наступною деталлю.

2. Протяжні роботи.Методом протягання обробляють циліндричні, ба­гатогранні та фасонні отвори,

прямі, гвинтові та шпонкові канавки, отвори з шліцьови­ми пазами, зубці зубчастих коліс зовнішнього і внутріш-

Рис. VI.50. Схема горизонтально-протяжного верстата

Рис. VI.51. Роботи, які ви­конують на протяжних вер­статах

нього зачеплення, площини, фасонні лінійні поверхні тощо. На рис. VI.51, а наведено приклади робіт, які виконують на протяжних верстатах для внут­рішнього протягання. Отвір під протягання свердлять або розточують, за­лишаючи залежно від діаметра отвору припуск 0,4... 1,6 мм - для чорнового та 0,2... 1 мм - для чистового протягання. Довжина протягуваного отвору не повинна перевищувати трикратної величини його діаметра.

На рис. VI.51, б показано схему протягання шпонкового паза. Оброб­лювану деталь 2 надівають на напрямну втулку 1, яка має паз для напрям­лення протяжки 3.

При зовнішньому протяганні деталей все ширше використовують прин­цип безперервної дії, який виключає витрати часу на зворотний хід ін­струмента. Для цього використовують верстати з ланцюговим робочим органом (рис. VI.51, в) або карусельного типу (рис. VI. 51, г).

Протяганням забезпечується точність ІТ6...ІТ9 і шорсткість поверхні R_a= 2,5...0,16.

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Особливості обробки протяганням.

2. Які ви знаєте схеми різання при протяганні?

3. Назвіть основні елементи і геометричні параметри протяжок.

Глава 7. ЗУБОНАРІЗАННЯ

41. Загальні відомості

Зубонарізання полягає у прорізуванні западин між зубцями і наданні їм потрібного профілю. Є два основних методи нарізання зубців зубчастих коліс: метод копіювання і метод обкатки, або огинання.

Метод копіювання полягає в утворенні зубців зубчастого колеса спе­ціальним фасонним інструментом, профіль якого відповідає профілю за­падини між ними.

При нарізанні зубців зубчастого колеса методом обкатки потрібний профіль їх утворюється внаслідок узгоджених переміщень різальних кро­мок інструмента і заготовки колеса. Різальні кромки інструмента опису­ють у просторі поверхню, яка відповідає поверхні зубчастої рейки або зубчастого колеса, що називаються виробною рейкою або виробним ко­лесом. Унаслідок узгоджених рухів інструмента і заготовки заготовка огинається навколо виробної рейки або колеса, ніби перебуваючи з нею у постійному зачепленні. В цей час різальні кромки інструмента проріза­ють на заготовці западини між зубцями.

Нарізають зубці зубчастих коліс за методом обкатки спеціальними ін­струментами на зуборізних верстатах. Найпоширенішими є зубофрезер-ні, зубодовбальні та зубостругальні верстати.

42. Фрезерування зубців циліндричних і черв'ячних зубчастих коліс

1. Фрезерування зубців циліндричних коліс методом копіюванняздійс­нюють за допомогою пальцьових (рис. VI.52, а) або, частіше, дискових (рис. VI.52, б, в) модульних фрез 1, профіль яких відповідає профілю запа­дини. Заготовку 2 встановлюють у центрах ділильної головки 3 і задньої бабки 5. Прямозубі колеса нарізають на горизонтально-фрезерних, а косозубі - на універсально-фрезерних верстатах. Після фрезерування кож­ної западини стіл 4 із заготовкою повертається у вихідне положення, і заготовка за допомогою ділильної головки обертається на один зуб. Це потребує значної витрати часу, і нарізання зубців таким способом мало-

Рис. VI.52. Фрезеру­вання зубців зубчас­тих коліс методом ко­піювання

продуктивне. За допомогою пальцьових модульних фрез нарізають зуб­часті колеса великого модуля.

Профіль зуба залежить від модуля і числа зубців коліс. Тому для виго­товлення точного профілю зубців треба колесо кожного модуля і з кож­ним числом зубців нарізати своєю фрезою. Оскільки в цьому випадку слід було б мати велику кількість фрез, застосовують набори, що складаються для кожного модуля з 8, 15 або 26 фрез, тобто однією фрезою оброб­ляються колеса з різним числом зубців. Профіль же фрези відповідає од­ному певному їх числу. Отже, метод копіювання не може забезпечити одер­жання високої точності при нарізанні зубців.

Перевагою цього методу є його простота і можливість здійснення на широко розповсюдженому універсальному устаткуванні. Тому його ви­користовують в індивідуальному виробництві і при виконанні ремонт­них робіт.

2. Принцип фрезерування зубців на зубофрезерному верстатіможна уяви­ти собі так. Циліндрична заготовка з повністю пластичного матеріалу, наприклад пластиліну, вільно насаджена на валик. Вдавимо в обід заго­товки металевий черв'як і будемо його обертати. Оскільки заготовка ві­льно сидить на валику, вона також буде обертатися, і при цьому черв'як на її поверхні видавить зубці. Якщо видавлюючий черв'як замінити чер­в'ячною фрезою, що є загартованим черв'яком з прорізаними поздовжні­ми канавками, які утворюють різальні кромки (рис. VI.53), а заготовку -металевою, то можна виготовити на ній зубці не витискуванням, а різан­ням. При цьому, щоб дістати циліндричне зубчасте колесо, фрезі крім головного обертального руху треба надати також вертикального перемі­щення подачі, а заготовці - примусового обертального руху, узгоджено­го з обертанням фрези так, щоб вони перебували в нормальному зчепленні.

Канавки, що утворюють зубці черв'ячної фрези, прорізані нормально до витків нарізки, завдяки чому зубці розміщуються по гвинтовій лінії, їх затилують по архімедовій спіралі, що забезпечує сталість їх профілю при

переточуванні. В осьовому пере­різі фрези утворюється рейковий трапецієподібний профіль, який є профілем виробної рейки.

Нарізання зубчастих коліс чер­в'ячною фрезою має такі перева­ги порівняно з нарізанням їх дис­ковими модульними фрезами: чер­в'ячною фрезою певного модуля можна нарізати зубчасті колеса з будь-яким числом зубців, профіль

Рис. VI.53. Фрезерування зубців зуб­частих коліс черв'ячною модульною фрезою

їх більш точний; висока продуктивність; напівавтоматичний цикл об­робки.

3. Зубофрезерний верстат(рис. VI.54) призначений для нарізання цилін­дричних зубчастих коліс з прямими і гвинтовими зубцями, а також черв'яч­них коліс. На станині 1 верстата встановлено нерухомий стояк 2, по вер­тикальних напрямних якого може переміщатись фрезерний супорт 3, здійс­нюючи вертикальну подачу s_b. На ньому розміщена фрезерна головка із закріпленою на оправці черв'ячною фрезою, яка здійснює головний рух. Заготовку закріплюють на оправці, розміщеній на столі 7, що разом із за­готовкою здійснює обертальний рух - кругову подачу s_кр. Обертання за­готовки має бути узгоджене з обертанням фрези так, нібито фреза і коле­со, що нарізаються, були б у нормальному зачепленні. Стіл 7 і підтримувальний стояк 6 з центром 5 встановлені на полозках 8, які можуть пере­міщатись по горизонтальних напрямних станини 1, здійснюючи горизон­тальну (радіальну) подачу заготовки s_p. Поперечка 4 з'єднує стояки 2 і 6, забезпечуючи жорсткість верстата.

Верстат має чотири гітари змінних зубчастих коліс для досягнення пев­них швидкостей робочих органів. Гітара 9 призначена для настроювання частоти обертання фрези. За допомогою гітари поділу 11 (обкатки) заготовці надають потрібну колову швидкість для автоматичного отримання на ній потрібного числа зубців. Гітара 10 використовується для налагодження вер­тикальної подачі фрези або горизонтальної (радіальної) подачі заготовки.

При фрезеруванні прямозубих коліс потрібно настроювати ланцюги головного руху, поділу і вертикальної подачі. При настроюванні кінема­тичного ланцюга поділу слід забезпечити виконання умови, згідно з якою за один оберт фрези заготовка має повернутися на k/z оберту, де k - чис­ло заходів фрези, a z - число зубців нарізуваного колеса.

Для фрезерування циліндричних коліс із гвинтовими зубцями крім за­значених вище ланцюгів треба настроїти також ланцюг диференціала.

Щоб утворився гвинтовий зуб, заготовка крім основного руху обкатки повинна мати додатковий рух обертання. Під час фрезерування колеса з прямими зубцями подача фрези здійснюється вздовж його осі і при кожно­му оберті заготовки фреза переміщується по вертикалі на s_в, мм. Щоб профрезерувати косий зуб, заготовка крім цього основного оберту має додат­ково повернутися на величину дуги MN(pnc. VI.55). З цією метою викорис­товується диференціал - механізм, який забезпечує додавання обертальних рухів, що передаються двома кінематичними ланцюгами: поділу і диферен­ціала.

При фрезеруванні зубчастих коліс черв'ячну фрезу треба встанови­ти під певним кутом нахилу до горизонтальної площини, який залежить від кутів нахилу гвинтової лінії фрези і нахилу зубців колеса, яке оброб­ляється.

Черв'ячні колеса фрезерують здебільшого методом радіальної подачі, при якому заготовка переміщується в напрямі до фрези в горизонтальній площині доти, доки між осями фрези і нарізуваного колеса не буде досяг­нуто потрібного розміру. В цьому разі потрібно настроювати ланцюги головного руху, поділу і горизонтальної (радіальної) подачі.

43. Нарізання зубців зубчастих коліс на зубодовбальному верстаті

Одним із найбільш продуктивних і точних методів виготовлення зуб­ців циліндричних зубчастих коліс є нарізання їх на зубодовбальних верс­татах за допомогою довбачів. Довбач - це загартоване і шліфоване зубчас­те колесо, кожен зуб якого має різальні кромки (рис. VI.56, а) і потрібні кути α і γ. Принцип нарізання циліндричного зубчастого колеса методом обкатки за допомогою довбача полягає в тому, що в процесі обробки відтворюється зубчасте зачеплення двох коліс. Роль одного з них вико­нує різальний інструмент (довбач), другого - заготовка. Довбач 1 здійс­нює швидкий зворотно-поступальний рух (рис. VI.56, б), який є головним, із швидкістю різання v. При цьому своїми різальними кромками він від­творює в просторі уявне виробне колесо. З цим виробним колесом пере­буває в зачепленні нарізуване колесо 2. Крім зворотно-поступального руху довбач здійснює повільний круговий рух навколо своєї осі - кругову по­дачу s_k. Узгоджено з ним обертається і заготовка, частота обертання якої s₃ визначається відношенням чисел зубців довбача z_д і нарізуваного коле­са z₃ таким чином, щоб за один оберт довбача вона зробила z_д / z₃ оберту.

Під час холостого ходу довбача стіл із заготовкою відходить на неве­лику відстань у радіальному напрямі від довбача. Завдяки цьому усува­ється тертя задніх поверхонь інструмента об заготовку і він менше спра­цьовується.

На початку різання довбач, виконуючи обертальний рух обкатки, од­ночасно здійснює радіальну подачу s_p до врізання на повну глибину запа­дини, якщо колесо нарізається за один прохід. Після врізання довбача на

Рис. VI.56. Нарізання циліндричних зубчастих коліс на зубодовбальному верстаті

повну глибину радіальна подача виключається. В процесі нарізання зуб­ців за цим методом профіль зуба утворюється автоматично як обгинаю­ча крива послідовних положень різальної кромки зуба довбача. Довбачем певного модуля можна нарізати зубчасті колеса цього модуля з будь-яким числом зубців. На зубодовбальних верстатах можна також оброб­ляти косозубі циліндричні колеса, колеса з внутрішнім зачепленням і блоки шестерень з малими проміжками між сусідніми колесами.

На рис. VI.56, в показано загальну схему зубодовбального верстата. На станині 1 розміщено стіл 9, на якому встановлена оправка 8 із заготов­кою 7. Довбальна головка 5 може переміщуватись у горизонтальному по­ложенні по траверсі 6. У довбальній головці встановлюється оправка 3 з довбачем 2. Усі механізми верстата набувають руху від загального при­воду 4.

44. Нарізання зубців конічних зубчастих коліс

Нарізання зубців конічних зубчастих коліс значно складніше, ніж ци­ліндричних, оскільки глибина і ширина западин між зубцями поступово зменшуються в напрямі від ободу колеса до центра. Точним і продуктив­ним методом нарізання зубців конічних коліс, що набув найбільшого по­ширення на практиці, є стругання їх на зубостругальних верстатах за ме­тодом обкатки. В основі цього методу, як і при нарізанні циліндричних коліс методом обкатки, лежить поняття про виробне колесо, в зачепленні з яким ніби перебуває нарізувана заготовка і по якому в процесі нарізан­ня вона обкочується. Виробне колесо можна добрати таким, що всі конічні колеса, зубці яких утворюються при перекочуванні по цьому виробному колесу, будуть нормально зачіплюватись одне за одне при відповідному їх установленні.

Найзручнішими виявилися плоскі конічні виробні колеса, в яких полови­на кута при вершині початкового конуса дорівнює 90° і профіль зуба пря­молінійний. Завдяки цьому різальні кромки різців 7 і 2, за допомогою яких здійснюється нарізання, також мають прямолінійні обриси (рис. VI.57, а).

Схему обробки зубців на зубостругальному верстаті показано на рис. VI.57, б. Зуб нарізуваного колеса 3 обробляється з обох боків одно­часно двома різцями 1, які рухаються зворотно-поступально в протилеж­них напрямах. При цьому їхні різальні кромки відтворюють у просторі контур зуба плоского виробного колеса 2. При обертанні заготовки на певний кут навколо своєї осі різці також повертаються з такою кутовою швидкістю, ніби заготовка і виробне колесо, зуб якого окреслюється їхні­ми різальними кромками, перебувають у нормальному зачепленні. При

Рис. VI.57. Схема нарізання зуб­ців конічних зубчастих коліс

цьому обкатується один зуб заготовки. Після його обробки ділильний механізм верстата обертає заготовку на один зуб, різці повертаються у вихідне положення, обробляється наступний зуб і так далі доти, доки не будуть нарізані всі зубці.

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Які ви знаєте основні методи формоутворення зубців зубчастих коліс?

2. Дайте характеристику способів фрезерування зубчастих коліс з використан­

ням ділильних головок.

3. Наведіть схему нарізання зубчастих коліс на зубофрезерних верстатах.

4. Нарізання шестерні на зубодовбальному верстаті.

5. Наведіть схему зубостругання прямозубих конічних коліс.