Строгание, долбление и протягивание

Строганием называют операцию механической обработки, выполняемую резцами при возвратно-поступательном главном движении и прерывистом движении подачи в направлении, перпендикулярном главному движению, выполняемом в конце обратного хода. Функции главного движения и движения подачи распределяются между заготовками и инструментами в зависимости от типа станка – продольно-строгального, поперечно-строгального, долбежного. Различают поперечное и продольное строгание. При поперечном строгании главное движение сообщается инструменту, а движение подачи – заготовке. При продольном строгании движение резания сообщается заготовке, а движение подачи инструменту.

Поперечно-строгальные станки предназначены для строгания горизонтальных вертикальных и наклонных поверхностей, на заготовках мелких и средних размеров, для прорезания прямолинейных пазов, канавок и выемок. При обработке на таких станках деталь закрепляется на столе, который имеет прерывистую поперечную подачу, а ползун вместе с закрепленным на нем суппортом и резцедержателем совершает возвратно-поступательное движение.

Продольно-строгальные станки характерны тем, что обрабатываемая деталь закрепляется на столе, совершающем возвратно-

поступательное движение, они предназначены для обработки крупногабаритных и тяжелых деталей или одновременной обработки нескольких деталей средних размеров. На рис. 30 показаны схемы резания при долблении и строгании на поперечно-строгальном станке. Направление главного движения при строгании – горизонтальное, при долблении – вертикальное.

Элементами резания при строгании являются, мм: глубина строгания, толщина и ширина стружки, подача за двойной ход. При строгании и долблении различают скорости рабочего и холостого хода v_pх < v_xх. Строгальный резец закрепляется в откидном резцедержателе, что содействует уменьшению его износа при холостом ускоренном обратном ходе. При долблении резец свободно скользит по обработанной поверхности, главное (возвратно-поступательное) движение, также как и при поперечном строгании, сообщается инструменту, но осуществляется в вертикальной плоскости.

Строгальные резцы изготовляют прямыми, чаще изогнутыми. Под влиянием давления резания резец в той или иной степени изгибается, причем его вершина поворачивается, что при обработке прямыми резцами ведет к заклиниванию, дрожанию и выкрашиванию резца; у изогнутого резца вершина под действием давления отходит от обработанной поверхности и заклинивания не происходит. Наименование, характеристики элементов и углов заточки строгальных и долбежных резцов те же, что и токарных.

Строгание широко применяют при изготовлении рам и плит, для обработки направляющих станин станков, направляющих штанг, кромок листов. На долбежных станках обрабатываются пазы, шпоночные канавки, уступы, вертикальные поверхности, а также производится долбление наружных и внутренних фасонных поверхностей.

По производительности строгание уступает фрезерованию, также как и долбление протягиванию. Протягивание осуществляют многолезвийным режущим инструментом – протяжкой, получающим поступательное движение относительно изделия. Каждый последующий зуб протяжки выше предыдущего и срезает с обрабатываемой поверхности стружку толщиной 0,01-0,02 мм.

Протягивание осуществляют на протяжных станках. Область применения протягивания – обработка мелких и средних деталей в крупносерийном и массовом производстве. В единичном и мелкосерийном производстве протягивание невыгодно из-за высокой стоимости протяжек.

Внутреннее протягивание применяют для отверстий размером от 3 до 300 мм. Отверстия под протягивание предварительно высверливают или растачивают. Форма отверстий, полученных протягиванием, может быть самой разнообразной: цилиндрической, трехгранной, многогранной, овальной, фасонной.

Для протягивания характерна высокая производительность в сочетании с большой стойкостью протяжек, малой степенью шероховатости обработанной поверхности и высокой точностью (7-8-й квалитеты).

Протяжка (рис. 31) имеет замковую часть l₁ для крепления протяжки в патроне, шейку l₂, длина которой определяется длиной (толщиной) заготовки, переднюю направляющую l₃ для обеспечения соосности протяжки и протягиваемого отверстия, режущую часть l₄, зубья которой срезают припуск, калибрующую l₅ и заднюю направляющую l₆.

Срезание припуска режущей частью обеспечивается превышением каждого последующего зуба, поэтому здесь движения подачи нет, оно заложено в конструкции самой протяжки; для дробления стружки на зубьях режущей части сделаны канавки. Зубья калибрующей части канавок превышения не имеют. Скорость резания при протягивании различных материалов колеблется от 2 до 14 м/мин, подача (или подъем на зуб протяжки) – от 0,05 до 0,15 мм. Число деталей, обрабатываемых одной протяжкой до выхода ее из строя, от 3000 до 10000 штук.

Фрезерование

Фрезерование – один из высокопроизводительных и распространенных процессов обработки резанием. Фрезерованием производят обработки плоскостей, пазов, фасонных поверхностей, резка металла. Имеются фрезы для обработки тел вращения, резьб и зубчатых колес.

Фреза представляет собой многолезвийный режущий инструмент, подобный резцу как по геометрическим параметрам режущей части, так и по факторам режима резания. Вместе с тем процесс фрезерования имеет следующие специфические особенности: толщина слоя, срезаемого каждым зубом фрезы, переменна и изменяется от некоторого минимума до максимума а_max; на длине дуги резания одновременно находится несколько лезвий; режущее лезвие работает с перерывами; корпус фрезы обладает значительной массой, что способствует лучшему теплоотводу от режущих лезвий.

При работе цилиндрическими, концевыми, дисковыми и фасонными фрезами различают следующие схемы резания:

1) фрезерование против подачи, когда вращение зубьев фрезы направлено против направления подачи – встречное фрезерование (рис. 32, а);

2) фрезерование по подаче, когда вращение зубьев фрезы совпадает с направлением подачи – попутное фрезерование (рис. 32, б).

При работе торцовыми и концевыми фрезами различают: симметричное резание, когда ось фрезы совпадает с линией симметрии заготовки; несимметричное резание, когда ось фрезы не совпадает с линией симметрии заготовки.

При встречном фрезеровании нагрузка на зуб увеличивается постепенно с увеличением толщины срезаемого слоя. Зуб работает из-под корки, подламывает и вырывает ее из зоны резания, что очень важно при обработке деталей, имеющих литейную корку или окалину. Недостатком встречного фрезерования является то, что при больших сечениях приводит к вибрации и ухудшению чистоты поверхности. Встречное фрезерование применяют, как правило, при черновой обработке.

При попутном фрезеровании усилие резания прижимает заготовку к столу. Большая загрязненность и твердость корки приводит к резкому снижению стойкости фрезы. Но при отсутствии корки этот способ фрезерования обеспечивает большую стойкость фрезы, лучшую чистоту обработанной поверхности и меньший расход мощности. Попутное фрезерование рекомендуется при чистовом фрезеровании. Однако такое фрезерование возможно только на станках со специальными устройствами для компенсации зазора в паре винт-гайка механизма подачи.

Скоростью резания при фрезеровании называется окружная скорость наиболее удаленных точек режущих зубьев фрезы:

.

Ширина фрезерования обозначается буквой В (мм).Слой металла, снимаемый за один проход фрезы, называется глубиной резания t (мм). Величина перемещения детали относительно фрезы называется подачей s (мм). При фрезеровании различают три значения подач: подача на один зуб фрезы s_z, подача на оборот s_o, минутная подача s_м. Подача при фрезеровании связана между собой зависимостью:

.

Толщина срезаемого слоя по длине дуги резания а имеет переменное значение.

Максимальная толщина срезаемого слоя

а_max ≈ s_z sinψ,

где ψ– угол контакта зуба фрезы с поверхностью резания,

ψ = arccos ,

где t – глубина срезаемого слоя; R – радиус зубьев фрезы.

Глубина срезаемого слоя зависит от припуска на обработку детали, а также от мощности и жесткости имеющихся в наличии фрезерных станков. Для снижения основного времени необходимо срезать припуск за один или минимальное число проходов фрезы с оставлением, если это необходимо, части припуска для чистового фрезерования.

Практически предварительное фрезерование ведут с глубиной резания 3-8 мм. Для чистового фрезерования глубина резания составляет 0,5-1,5 мм. При фрезеровании поковок и отливок, когда их поверхность имеет твердую корку или окалину, глубина резания составляет не менее 2 мм, так как зубья фрезы, работая по литейной корке, быстро изнашиваются.

Обработку плоскостей можно производить различными фрезами: цилиндрическими, торцовыми, концевыми, дисковыми двухсторонними на горизонтально-фрезерных и вертикально-фрезерных станках. Наибольшая производительность труда и экономичность обработки достигается при использовании торцовых фрез, оснащенных твердым сплавом.

Сравнительно узкие фасонные поверхности обрабатывают при помощи фасонных фрез – с выпуклым и вогнутым профилем, с криволинейным профилем лезвия. Более широкие фасонные поверхности заготовок обрабатывают набором фрез. Заднюю поверхность у фасонных фрез выполняют путем затылования по архимедовой спирали. В этом случае заточку фрез производят по передней поверхности.

Криволинейные контуры, имеющие форму дуги окружности, обрабатывают концевыми фрезами при установке заготовок на поворотном круглом столе. При изготовлении деталей с криволинейным контуром в условиях серийного и крупносерийного производства применяют копировально-фрезерные станки.