книги из ГПНТБ / Скиженок В.Ф. Автоматизация и механизация протяжных работ

т. е. при подводе протяжки, ролик, закрепленный на конце по­ воротного валика патрона, набегает на упор 2 и, преодолевая силу пружины 3, освобождает замковую часть протяжки.

Поворот валиков двух патронов от одного упора и ролика осуществляется через планку 4. Контроль наличия заднего хвостовика во вспомогательном патроне осуществляется конеч­ ными выключателями 5.

Рис. 56. Автоматический вспомогательный патрон для верти­ кально-протяжных станков конструкции СКБПС

На рис. 56 показана конструкция автоматического вспомо­ гательного патрона. Патрон состоит из корпуса 1, поворотного валика 2, плунжера 3. Положение поворотного валика 2 пока­ зано при закрепленной протяжке. Контроль наличия протяжки в патроне осуществляется воздействием заднего торца протяж­ ки на подпружиненный плунжер 3 и через рычаг на конечный выключатель 5 (см. рис. 55). Крайнее положение поворотного, валика 2 (см. рис. 56) определяется планкой 4. Контроль на­ личия протяжки во вспомогательном патроне применяется в. основном на протяжных станках, работающих в автоматиче­ ском цикле.

На рис. 57 показана конструкция автоматического вспомо­ гательного патрона для закрепления протяжек при протягива­ нии шлицевых отверстий в несколько проходов.

Патрон состоит в основном из направляющей втулки 1 с нарезанными зубчиками на выступающем торце, подвижного стакана 2, сухариков 3, корпуса 13. В нижней части портала вспомогательной каретки закреплен кронштейн с упорным кольцом. При движении вспомогательной каретки вниз, т. е. при подводе протяжки, подпружиненный стакан 2 упирается в упорное кольцо кронштейна, а корпус 13, преодолевая силу пружины 4, продолжает перемещаться вниз до упора в торец протяжки направляющей втулки 1. На торце протяжки также

100

имеются зубчики, которые входят в зацепление с зубчиками втулки 1. При дальнейшем движении вспомогательной каретки вниз корпус 15, преодолевая силу пружины, перемещается от­ носительно корпуса 13 на длину в пределах хода /. Одновре­ менно с корпусом 15 перемещается и палец 6 по винтовому пазу, осуществляя поворот корпуса 13, втулки 1 и протяжки относительно обрабатываемой заготовки, в верхний торец ко­ торой в этот момент упирается протяжка нижним направляю­ щим торцом.

При повороте шлицевой передний хвостовик протяжки под действием пружины 4 входит в предварительно обработанное шлицевое отверстие обрабатываемой заготовки, и начинается рабочий ход. Контроль наличия протяжки в патроне осуществ­ ляется через подпужиненный валик, регулируемый винт 7 и ко­ нечный выключатель 8. Контроль перемещения корпуса 15 осуществляется подпружиненным валиком 10, регулируемым винтом И и конечным выключателем 12. Для обеспечения соос­ ности рабочего и вспомогательного патронов служат компен­ саторные планки 14.

Электрогидравлическая схема станка обеспечивает много­ кратное возвратно-поступательное движение вспомогательной каретки до тех пор, пока направляющая часть протяжки не зай­ дет в предварительно обработанное шлицевое отверстие заго­ товки. Применение на протяжных станках таких патронов поз­ воляет подавать обрабатываемые заготовки в зону протяги­ вания в неориентированном положении, что значительно упрощает конструкцию загрузочных и подающих устройств.

Вертикально-протяжные станки, оснащенные подобными патронами, успешно работают в настоящее время на Минском заводе шестерен. Предлагаемая конструкция патрона приме­ няется в основном для закрепления протяжек с диаметром свы­

с другими конструкция этих патронов несколько сложнее и не обеспечивает, в случае необходимости, сопровождение протяж­ ки на большой длине протягивания.

На рис. 58 показана относительно простая конструкция ав­ томатического вспомогательного патрона для протягивания шлицевых отверстий в несколько проходов на вертикально-про­ тяжных станках. Патроны данной конструкции обеспечивают закрепление протяжек небольших размеров с помощью под­ пружиненных сухариков без принудительного их запирания.

Патрон состоит из корпуса 1, направляющей конической втулки 2, подпружиненных сухариков 3. При движении вспо­ могательной каретки вниз втулка 2 упирается в кольцо 9, за­ крепленное на протяжке. На торцах втулки 2 и кольца 9 наре­ заны зубчики, которые при этом входят в зацепление. Даль-

102

нейшее движение вспомогательной каретки вниз перемещает палец 5 по винтовому пазу, выполненному в корпусе 1. Осуще­ ствляется поворот корпуса 1, втулки 2 и протяжки относительно обрабатываемой заготовки. При совпадении шлицевой направ­ ляющей части протяжек со шлицевым отверстием заготовки под действием пружины 6 протяжка входит в отверстие заго­ товки, начинается рабочий ход. При выходе из патрона протяж-

Протяжка.

Рис. 58. Автоматический вспомогательный патрон для вертикально-протяж­ ных станков конструкции СКБПС

ка раздвигает сухарики 3, преодолевая силу пружин 4. Для предотвращения скручивания пружины 6 при повороте корпуса /, предусмотрен упорный подшипник 8. Сила натяжения пру­ жины регулируется винтом 7. Патроны данной конструкции применены на вертикально-протяжных станках, работающих в составе автоматических линий по обработке шестерен. Опыт эксплуатации показывает, что патроны данной конструкции обеспечивают нормальную работу станков и их можно приме­ нять для закрепления протяжек небольших размеров.

Все указанные конструкции автоматических патронов раз­ работаны в СКБПС и применяют их на вертикально-протяж­ ных станках для внутреннего протягивания, выпускаемых Минским станкостроительным заводом им. Кирова.

На рис. 59 показана конструкция автоматического вспомо­ гательного патрона, применяемого на вертикально-протяжных станках некоторых иностранных фирм. Этот патрон применяют на вертикально-протяжных станках фирмы Varinelli (Италия), работающих на Волжском автомобильном заводе.

103

Патрон состоит из корпуса 1, подпружиненной втулки 2, шариков 3, обеспечивающих закрепление замковой части про­ тяжки. При движении вспомогательной каретки вниз подпру­

(ФРГ), работающих на Волжском автомобильном заводе.

А-А

Рис. 60. Автоматический вспомогательный патрон для вертикально-про­ тяжных станков фирмы Forst

Патрон состоит из корпуса 1, направляющей втулки 2, су­ хариков 3 и наружного кольца 4. В отличие от других конст­ рукций эти патроны крепят верхним торцом к кронштейну, закрепленному на вспомогательной каретке. Они имеют индиви­

104

НОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПРОТЯЖНОГО ИНСТРУМЕНТА

По производительности процесс протягивания стоит значи­ тельно выше других процессов обработки металлов резанием. Методы протягивания и протяжной инструмент непрерывно со­ вершенствуются. Протяжка является довольно сложным и доро­ гостоящим инструментом. Однако, несмотря на сложность кон­ струкции, протяжки находят все большее применение не только

круглыми или, тем более, фасонными отверстиями. Этот про­ изводительный процесс применяется в сельскохозяйственном машиностроении, турбостроении, нефтяном машиностроении и других отраслях промышленности. Следует отметить, что столь широкое применение процесса протягивания способствовало разработке новых конструкций протяжного инструмента, обла­ дающего повышенной стойкостью и производительностью. Твер­ досплавные протяжки пока не нашли еще широкого примене­ ния. Это объясняется, во-первых, прерывистостью процесса протягивания и ударной нагрузкой, при которых происходит выкрошивание режущих лезвий протяжки, а во-вторых, отсут­ ствием рекомендаций по расчету и проектированию твердосплав­ ных протяжек, тем более для наружного протягивания. В на­ шей стране и за рубежом проведен ряд исследований по ис­ пользованию твердосплавных протяжек для обработки конст­ рукционных сталей и чугунов, показавших достаточную эффек­ тивность их применения [4, 5, 8, 9]. Однако опыты эти произ­ водились в основном экспериментальными протяжками, и за­ дачей их было исследование геометрических параметров, режи­ мов резания и износостойкости протяжек.

Отсутствие широкой информации по новому протяжному инструменту сдерживает его внедрение в народное хозяйство.

Данная глава имеет своей целью рассказать о разработке и исследовании отдельных новых конструкций как твердосплав­ ного, так и быстрорежущего протяжного инструмента, о мето­ дике расчета и применении.

1. Твердосплавные протяжки

Протяжки для обработки внутренних поверхностей. В Мин­ ском специальном конструкторском бюро были проведены экс­ периментально-исследовательские работы по созданию и внед­ рению сборных твердосплавных протяжек для обработки отверстий в чугунных деталях и разработаны руководящие ма­ териалы. Выполнение технических требований при обработке внутренних поверхностей в деталях типа главных тормозных цилиндров автомобилей имело некоторые трудности. Шерохо­ ватость обработанной поверхности должна соответствовать

106

8—9-му классу чистоты, а точ­ ность 2-му классу. Отношение длины отверстия к диаметру со­ ставляло до 10, а толщина стенки относительно небольшая. Кроме того, подобные детали имеют сложную конфигурацию и пере­ менную жесткость по длине.

Протяжки из быстрорежущей стали при обработке подобных деталей неэффективны, так как при их применении наблюдается интенсивный износ чистовых и ка­ либрующих зубьев. В среднем об­ щая стойкость таких протяжек не превышала 600—700 обработан­ ных цилиндров. Применение про­ тяжек с запасными калибрующи­ ми зубьями, а также режуще-де- формирующих протяжек, пред­ ставляющих собой цельный стер­ жень из быстрорежущей стали с черновыми и чистовыми зубьями и насаженными после них твердо­ сплавными дорнирующими коль­ цами, не дали значительного эф­ фекта. Но все же комбинирован­ ной протяжкой можно было обра­ ботать около 3500—4000 деталей, производя пять — шесть перето­ чек. В результате переточек диа­ метр чистовых зубьев значитель­ но уменьшался, в то время как износа твердосплавных дорнирующих зубьев не наблюдалось. Это приводило к тому, что значи­ тельно увеличивался припуск под дорнирование и имели место слу­ чаи разрыва протягиваемых дета­ лей и самой протяжки.

В результате дальнейших ис­ следований была разработана протяжка новой конструкции, по­ казанная на рис. 61. Она пред­ ставляет собой сборную твердо­ сплавную протяжку, где черно­ вые, чистовые, калибрующие и лорнирующие зубья выполнены

107

из твердого сплава [10]. Конструкция технологична, все ее зубья окончательно затачивают на специальной оправке и в готовом виде насаживают на стержень протяжек. На режущих зубьях отсутствуют стружкоделительные канавки, что потребовало уве­ личения коэффициента стружкозаполнения с 2,6 до 4,8 за счет изменения величины шага режущих и чистовых зубьев.

Марку твердого сплава для изготовления зубьев протяжки выбирали в процессе длительных экспериментальных и произ­ водственных испытаний. При этом испытывали одновременно сплавы ВК8, ВК6М и ВК10М. Было установлено, что на исти­ рание все сплавы работают примерно одинаково, а ударные нагрузки воспринимают различно. Зубья, изготовленные из сплавов ВК6М и особенно ВК8, значительно больше подвер­ жены образованию трещин. Поэтому в качестве основного ин­ струментального материала был выбран мелкозернистый сплав ВКЮМ.

Проведенные исследования по выбору оптимальных геомет­ рических параметров показали, что наиболее удовлетворитель­ ные результаты по стойкости протяжек были получейы при об­ работке с передним углом, равным 10°. Однако, и в этом случае имели место отдельные выкрошивания режущей кромки зубьев. Дальнейшими исследованиями было установлено, что для зубь­ ев с передним углом в 10° целесообразно по передней поверх­ ности выполнять ленточки шириной до 0,6 мм с нулевым перед­ ним углом. Задние углы следует применять дифференцированно: на черновых зубьях 3°, чистовых — 2° и калибрующих 1 —1,5°. Протяжкой с указанными выше геометрическими параметрами было обработано без переточек более 40 000 цилиндров (при­ мерно 6000 м протянутой поверхности), после чего износ по задней поверхности составлял в среднем 0,15 мм и протяжка продолжала нормально работать. Эти протяжки успешно рабо­ тают на МЗМА при обработке корпуса главного цилиндра тормоза из серого чугуна марки СЧ 15-32, НВ 170—190, на Ба­ кинском заводе «Автозапчасть» при обработке картера амор­

наличие переменного шага зубьев ликвидировало волнистость. Стабильно была выдержана и заданная точность. Интересно отметить, что, несмотря на значительное биение оправки, на которую насажены кольца (при снятом хвостовике оно превы­ шало 0,2 мм), точность протягивания сохранялась.

В отличие от указанных режуще-деформирующих твердо­ сплавных протяжек конструкции СКБПС, которые в основном применяют для обработки отверстий в чугунных деталях, имеется ряд конструкций твердосплавных деформирующих про­ тяжек и прошивок для обработки отверстий в стальных деталях

108

типа втулок и труб. По конструкции подобные протяжки отли­ чаются от вышеуказанных тем, что все зубья являются дефор­ мирующими с большим подъемом на зуб от 0,3 до 2,0 мм. Подобные протяжки могут осуществлять пластическую дефор­ мацию до 20% диаметра обрабатываемого отверстия. Дефор­ мация распространяется на всю толщину стенки, изменяя раз­ меры обрабатываемой детали. Пластическое деформирование

Рис. 62. Сборная твердосплавная протяжка для обработки стальных заго­ товок

возможно при обработке отверстий в деталях с отношением толщины стенки к диаметру обрабатываемого отверстия не более VзПри обработке деталей из стали марок 20, 30, 35, 45, 20Г, 20Х и др. обеспечивается точность 3—4-го класса и ше­ роховатость обработанной поверхности 5—8-го класса чистоты [15]. Подобные протяжки могут быть эффективно использованы при обработке отверстий в чугунных деталях с диаметром 20—

80мм.

Впоследние годы предприняты попытки создать твердо­ сплавные протяжки для обработки отверстий в стальных дета­ лях, особенно закаленных. Применение быстрорежущих протя­ жек для обработки закаленных сталей не имеет смысла из-за высокой твердости обрабатываемой поверхности, увеличенной

динамичной нагруженности режущих лезвий, адгезии. В связи с этим на Иркутском машиностроительном заводе были разра­ ботаны и внедрены сборные протяжки, оснащенные твердым сплавом (рис. 62). Протяжка состоит из оправки, на которую насаживают черновые, чистовые, калибрующие и выглаживаю­ щие кольца. Во избежание выкрошивания зубьев на их перед­ ней грани предусмотрена ленточка до 0,5 мм с нулевым пе­

109