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

мальным количеством нормализованных деталей. Размеры хво­ стовиков протяжек следует брать по ГОСТу 4044—70. На рис. 8 размеры:

Ь — расстояние от переднего торца рабочей каретки до тор­ ца переднего хвостовика протяжки, полностью введенного в ра­ бочий патрон. Определяется по чертежу патрона;

Рис. 8. Схема наладки горизонтально-протяжного станка

а — расстояние от переднего торца рабочей каретки до перед­ ней плоскости опорной плиты станка, берется из паспорта стан­ ка или по измерению;

h — толщина планшайбы, берется из паспорта станка или по замеру;

hi — толщина опорного буртика втулки, определяется конст­ руктивно;

ho — толщина (или высота) протягиваемой заготовки;

с — расстояние от внешнего (противоположного опорному) торца заготовки до первого режущего зуба протяжки, прини­ мается обычно в пределах 20—50 мм.

Длину заднего хвостовика протяжки определяют в соответ­ ствии с размерами вспомогательного патрона. При необходимо­ сти (если выбранный диаметр заднего хвостовика протяжки от­ личается от диаметра отверстия во втулке вспомогательного пат­ рона, имеющейся на станке) проектируют специальную втулку, а в некоторых случаях и другие детали, сопрягаемые с нею. Та­ ким образом, по схеме наладки определяют, кроме прочих пара­ метров, и полную длину протяжки L.

Для обеспечения возможности нормальной подачи протяги­ ваемых заготовок на рабочую позицию при цикле работы с ав­ томатическим подводом и отводом протяжки должно быть обес­ печено следующее условие:

а — b + h + hx-j- h2-f 10 мм < Hx.

Если же Я, будет меньше левой части формулы, то следует пересмотреть конструкцию планшайбы и опорной втулки, а в

20

крайнем случае и конструкцию рабочего патрона с целью уве­ личения размера Ь.

Длина рабочего хода для данной наладки должна быть не менее L-\-b—а—h—/ii + Ю мм.

Если по расчету эта величина получилась больше указанной в паспорте, то прежде чем переходить на другую модель станка, ^следует проверить наибольшую фактическую длину рабочего хо-

да данного станка, ибо последняя обычно превышает паспорт­ ную на 20—70 мм, в зависимости от модели станка и накоплен­ ных отклонений в процессе сборки его на станкостроительном за­

воде.

На рис. 9 дана схема наладки серийного вертикально-про­ тяжного станка для внутреннего протягивания. Эта схема со­ ставляется так же, как и схема наладки для горизонтально-про­

тяжного станка.

На рис. 10 приведена схема наладки серийного вертикально­ протяжного станка для наружного протягивания. Размеры а, Ь, т и п берут по паспорту станка (размер п показан для рабо­ чего положения стола, т. е. в подведенном положении); f — расстояние от верхней плоскости протягиваемой заготовки до первого режущего зуба протяжки, принимают обычно 30—80 мм.

21

Длина рабочего хода при протягивании «открытого контура»

ститься ниже (на 10 мм) корпуса приспособления для обеспече­ ния возможности отвода стола.

Термин «закрытый контур» условно присвоен такому располо­ жению одновременно протягиваемых поверхностей, при котором, исключается возможность вывода заготовки из рабочей зоны до полного окончания рабочего хода станка, т. е. до выхода протя­ жек из заготовки.

Размер с от нижнего торца инструментальной плиты до по­ перечного шпоночного паза ее определяется в зависимости от размеров /, h и /.

Следует (уже на стадии составления схемы наладки) прове­ рить возможность снятия нижних секций протяжек без какого-

зубьев протяжек и регулировки секций непосредственно на стан­ ке, т. е. без снятия инструментальной плиты.

2. Особенности обработки заготовок методом протягивания

При разработке технологических процессов на протягивание наружных поверхностей заготовок следует придерживаться сле­ дующих основных положений.

1. Выбирать в заготовках такие базовые поверхности, кото­ рые обеспечивали бы создание в зажимных приспособлениях не­ подвижных опор, воспринимающих составляющие силы протя­ гиваний как в направлении, параллельном движению рабочей каретки, так и в перпендикулярном направлении.

2.Назначать опорную поверхность в заготовке в непосредст­ венной близости от места приложения силы протягивания.

3.Выбирать места приложения силы зажима также е непо­ средственной близости от места приложения силы протягивания. Это, как и предыдущее положение, преследует цель максималь­ ного уменьшения вибрации заготовки в процессе протягивания-

4.Оставлять в нужных случаях припуск в заготовке ка по­ следующую обработку тех поверхностей, на которые воздейст­ вуют силы зажимного механизма приспособления.

Эта рекомендация относится в первую очередь к заготовкам, цилиндрических форм (осей валиков, пальцев и т. п.), особенно при протягивании односторонних пазов, расположенных на об­ разующих (т. е. при наличии момента, .стремящегося провернуть

заготовку) и при контакте зажимных элементов приспособления с чисто обработанными поверхностями заготовки. Обычно заго­ товки цилиндрических форм базируют в призматических опорах и зажимают с большой силой. Зажимной элемент, как правило,.

22

контактирует с поверхностью заготовки по линии, оставляя вмя­ тины глубиной до 0,5 мм и более.

5. Необходимо пересмотреть конструкцию заготовки с целью повышения ее жесткости при замене фрезерования, стро­ гания, долбления и тому подобных операций на обработку ме­ тодом протягивания.

6. При введении в цикл механической обработки операций протягивания отверстий в заготовках следует обязательно учи­ тывать то обстоятельство, что неперпендикулярность торцовой базовой поверхности (воспринимающей составляющую силы про­ тягивания, действующую по направлению движения инструмен­ та) заготовки к оси протянутого отверстия увеличивается по сравнению с исходной. Это происходит в результате неизбеж­ ных деформаций рабочего стола, находящегося в процессе про­ тягивания под значительной нагрузкой. Поэтому, если в черте­ же детали оговорены технические требования соблюдения пер­ пендикулярности торцов к оси отверстия, то следует при разра­ ботке технологического процесса, предусматривать последую­ щую операцию подрезки торца при базировании заготовки на протянутом отверстии.

Внормах точности, прилагаемых к паспорту каждого про­ тяжного станка, обязательно указывается наибольшее допусти­ мое отклонение от перпендикулярности опорного торца заготов­ ки к оси протянутого отверстия.

Втех же весьма нежелательных случаях, когда по тем или иным причинам нельзя ввести в технологический процесс после­ дующую операцию по подрезке торца, следует на предыдущих операциях обеспечить такую подрезку опорного торца, при ко­ торой допуск на неперпендикулярность был бы в 2—3 раза бо­ лее жестким, чем оговоренный техническими требованиями чер­ тежа на готовую деталь.

7.Следует учитывать так же и то, что в некоторых случаях протянутые отверстия могут получиться конусными или корсет­ ными с отклонениями, выходящими за пределы заданных допу­ сков.

Такие явления особенно характерны для зубчатых колес, шкивов и аналогичных им деталей. Объясняется это главным

образом неравномерной толщиной стенок вдоль оси протягивае­ мых отверстий.

Подавляющее большинство деталей указанного типа имеют тонкую стенку ступицы относительно части, находящейся в зоне спиц или дисков, связывающих ступицу с ободом. При протяги­ вании возникают большие силы; при этом в процессе протягива­ ния от составляющих сил резания консольные части стенок сту­ пицы раздаются значительно больше, чем части, находящиеся

взоне спиц. После окончания протягивания происходит некото­ рое сужение отверстия, ибо все указанные явления происходят

впределах упругих деформаций.

23

Таким образом, неравномерность сужения обусловлена кон­ струкцией детали и получаемые отклонения от правильных гео­ метрических форм тем больше, чем больше разница в жестко­ сти ступицы относительно отдельных частей ее вдоль оси отвер­ стия.

При получении нежелательных отклонений следует в первую очередь пересмотреть конструкцию протяжки с точки зрения возможности максимального уменьшения силы резания. Обычно это осуществляется за счет уменьшения подъема на зубьях, а также возможно допустимого увеличения их шага. Длина про­ тяжки при этом увеличивается. Если же такой пересмотр пара­ метров протяжки не даст требуемых результатов, то остается только пересмотреть конструкцию самой детали с целью мак­ симального повышения жесткости ступицы.

Так как по мере затупления зубьев протяжки в процессе резания искажения геометрических форм соответственно увели­ чиваются, то поэтому проверять максимальные отклонения и делать окончательные выводы следует только после протягива­ ния затупившейся (конечно, в пределах допустимого) протяж­ кой.

3. Характерные особенности проектирования приспособлений к протяжным станкам

Протягивание заготовок сопровождается возникновением больших сил резания, обычно значительно превышающих силы, возникающие при других способах обработки металлов реза­ нием. В большинстве случаев требуется получение высокого класса чистоты и точности протянутых поверхностей, ибо часто для них протягивание является окончательной операцией.

Эти основные факторы должны обязательно учитываться при проектировании приспособлений, в предъявлении к ним вы­ соких требований к обеспечению достаточной жесткости и на­ дежности фиксации и зажимов протягиваемых заготовок.

Кроме того, в результате высокой производительности про­ тяжных станков в процессе протягивания образуется весьма большое количество стружки. Это также не должно выпадать из поля зрения конструкторов при проектировании приспособле­ ний, компоновка которых, а также конфигурация отдельных эле­ ментов должна обеспечивать легкий отвод стружки как от мест ее образования, так и с базовых поверхностей и других деталей.

Получившие широкое применение в индивидуальном и мел­ косерийном производствах системы УСП (универсально-сборных приспособлений) и СРП (сборно-разборных приспособлений) для протяжных операций являются неприемлемыми по следую­ щим основным причинам:

24

малой жесткости приспособлений из-за большого количества стыкуемых элементов;

затрудненности отвода стружки из-за усложненных конфи­ гураций (следствие универсальности) нормализованных элемен­ тов и, как следствие, возможность обработки заготовок только на облегченных режимах с малым стружкообразованием.

Принципиальное же различие между системами УСП и СРП и приспособлениями для протяжных станков заключается в том, что в этих системах заложен принцип многократного использо­ вания нормализованных элементов в самых различных компо­ новках, тогда как приспособления для протяжных станков яв­ ляются.приспособлениями однократного использования, которые более надежны в эксплуатации и более просты по конструк­ циям и компоновкам.

Существуют два метода протягивания: свободное и коорди­ натное. В каждом из этих методов возникают диаметрально про­ тивоположные требования к конструкциям приспособлений. Со­ ответственно должен быть различным и подход при проектиро­ вании.

При свободном протягивании, к которому относится протяги­ вание всех видов отверстий замкнутых конфигураций, заготовки обычно не закрепляют (за исключением отдельных специфиче­ ских случаев, о которых изложено ниже) в приспособлении, а они свободно лежат своими базовыми поверхностями на опор­ ных элементах последнего. При этом обязательным условием является обеспечение возможности некоторого смещения заго­ товки в любую сторону в плоскости, перпендикулярной движе­ нию протяжки.

При входе в отверстие (подлежащее протягиванию) центри­ рующей части переднего хвостовика протяжки происходит окон­ чательная ориентировка заготовки. При этом заготовка неизбеж­ но несколько смещается относительно ее положения при загруз­ ке на рабочую позицию.

Несоблюдение этого правила самоустановки приводит к по­ ломке протяжки, а также подчас и самого подающего механиз­ ма (если загрузка автоматизирована).

Величина смещения оси протянутого отверстия зависит от величины зазора между отверстием и центрирующей частью пе­ реднего хвостовика протяжки.

Отсутствие необходимости при свободном протягивании точ­

значительно упрощает автоматизацию процесса. Особенно это ощущается при осуществлении автоматизации подачи и выгрузки заготовок с необработанными (штампованными или литыми) по­ верхностями наружного контура.

Отсутствие необходимости закрепления заготовок объясня­ ется тем, что при протягивании отверстий замкнутых контуров не

25

возникает никаких опрокидывающих, сдвигающих или провора­ чивающих моментов от сил резания. Но иногда требуется за­ жимать заготовки при протягивании отверстий, это необходимо

вследующих случаях.

1.При установке нескольких заготовок стопкой при толщине каждой из них меньшей, чем шаг зубьев протяжки. В этом слу­

чае зажим исключает смещение отдельных заготовок в стопке в процессе протягивания в те моменты, когда они попадают в промежуток между зубьями.

Стопки надо зажимать после начала рабочего хода в то вре­ мя, когда центрирующая часть переднего хвостовика прогяжки зашла в стопку заготовок (длина центрирующей части должна быть больше всей толщины стопки), т. е. когда уже про­ изошла самоустановка последних), но процесс резания еще не начался.

2. При установке заготовок массой 30—40 кг на горизон­ тально-протяжных станках во избежание смещения под дейст­ вием собственного веса заготовки и возможного получения не­ которого искажения геометрической формы протянутого отвер­ стия. Деталь предохраняют от этих смещений путем пряжима заготовки к вертикальной плоскости (опорной) приспособления в момент захода центрирующей части переднего хвостовика про­ тяжки в отверстие заготовки. Кроме того, существует устройство с подпружиненными опорами, которое полностью или в большей степени разгружает протяжку от воздействия массы заготовки. При этом можно обойтись и без зажимного механизма.

Совершенно иные требования к приспособлениям предъяв­

заготовок (как внутренние, так и наружные) закоординнрованы относительно своих базовых поверхностей. Заготовки должны быть зафиксированы и зажаты в приспособлении таким обра­ зом, чтобы исключалась возможность какого-либо смещения их в процессе протягивания. Неточная фиксация или же ненадеж­ ное закрепление заготовки приводит не только к получению протянутых поверхностей пониженной чистоты с отклонениями в размерах и с искаженными геометрическими формами, но за­ частую и к поломкам протяжек. К таким же последствиям при­ водит и недостаточная жесткость и виброустойчивость приспо­ собления.

Для того чтобы спроектировать приспособление для коорди­ натного протягивания, отвечающее вышеизложенным основным требованиям, необходимо придерживаться следующих правил.

1.Сводить к минимуму количество стыков силовых элемен­

тов.

2.Делать корпусы приспособлений по возможности массив­

ными.

3. При наличии опрокидывающих или проворачивающих за-

26

готов>:у моментов от составляющих сил резания обязательно производить соответствующие расчеты зажимных механизмов.

4. В тех случаях, когда по тем или иным причинам нельзя базировать заготовку на неподвижных опорах, следует приме­ нять мощные клиноплунжерные самотормозящиеся механизмы для подводимых опор с использованием только трения скольже­ ния в силовых элементах (между клином и плунжером и на­ правляющей втулкой).

Как известно из условий самоторможения клина с трением скольжения по наклонной и горизонтальным поверхностям,

а —- Ф + Фъ

где гс —угол наклона клина; ср — угол трения на наклонной плоскости;

Ф1 — угол трения на горизонтальной плоскости. Обычно ф = фь тогда а = 2 <р.

Для клиньев же с трением только по одной наклонной пло­ скости, т. е. при консольном расположении клина, а = ф.

В приспособлениях для протяжных станков для всех клино­ вых силовых механизмов применяют клинья с трением по двум

.поверхностям, обеспечивающие большую жесткость. Консольные же клинья применяют лишь во вспомогательных и установочных механизмах, не воспринимающих сил резания.

Как клинья, так и направляющие втулки для них или опорные планки изготовляют из легированной закаленной стали со шли­ фованными (8—9-й класс чистоты) трущимися поверхностями.

Для таких случаев коэффициент трения скольжения обычно принимают равным

/ = tg ф = 0,1; ф = 5 °4 3 '.

Тогда теоретически . условие самоторможения для клина с трением по двум поверхностям а = 11°26'.

Однако при проектировании самотормозящегося клинового механизма следует угол клина выбирать меньшим, исходя из следующих соображений:

а) в процессе эксплуатации в результате приработки тру­ щихся поверхностей коэффициент трения соответственно умень­ шается. Тогда самотормозящийся клиновой механизм, рассчи­ танный без надлежащего запаса, по истечении какого-то вре­ мени становится несамотормозящимся, что приводит к смеще­ нию заготовки и поломке протяжек. При этом истинную причину возникших неполадок часто не удается достаточно быстро уста­ новить, поскольку целость механизмов приспособления при этом не нарушена;

б) процесс протягивания происходит не только с большими силами резания, но и с большими колебаниями их (до 30—40% от номинала), вызывающими неизбежные вибрации станков. Вибрации же изменяют параметры, обеспечивающие самотормо­

27

жение, превращая самотормозящийся механизм в несамотормозящийся.

Действительно, как показала практика, существует много примеров, когда под действием вибрационных сил происходит самоотвинчивание даже резьбовых соединений, имеющих весьма небольшие углы подъема резьбы. Поэтому не следует назначать в самотормозящихся клиновых механизмах углы наклона клинь­ ев более 7° при трении скольжения. Соответственно более 1°30' при трении качения.

5. Не применять для клиновых механизмов подводимых опор трения качения в основных силовых элементах, даже при сохра­ нении условий, обеспечивающих самоторможение, вследствие: а) неизбежного значительного снижения жесткости системы изза введения дополнительных контактирующих силовых элемен­ тов (роликов, пальцев, проушин); б) необходимости значитель­ ного увеличения длины хода клинового механизма (примерно

в4—5 раз) из-за вынужденного уменьшения угла подъема клина.

Это влечет за собой обычно не только излишнее увеличение габаритных размеров приспособления, но и, как следствие, ухудшение условий загрузки и выгрузки заготовок, а иногда и смену протяжек.

Указанные основные недостатки ни в коей мере не компен­ сируются некоторым выигрышем в коэффициенте полезного дей­ ствия механизма, так как последний имеет решающее значение

восновном для механизмов с ручным приводом, где увеличения усилия зажима нельзя добиваться за счет увеличения (свыше допустимого) усилия, прилагаемого к рукоятке.

6.Не применять силовых механизмов (в основном зажим­ ных) с ручным приводом. Такой привод особенно неприемлем для протяжных операций, при которых часто требуются не толь­ ко большие усилия зажима, но также и большее число ручных манипуляций в единицу времени, чем при других видах обра­ ботки металлов. Оба эти фактора ведут к быстрому утомлению оператора и снижению производительности станка.

Вкниге приведены конструкции приспособлений, снабженные только механизированными зажимными механизмами.

7.Если для механизмов подводимых опор применение само­ тормозящихся устройств следует считать обязательным, то для механизмов зажима, особенно при отсутствии опрокидывающих или крутящих моментов или малых их величинах, можно при­ менять песамотормозящиеся устройства и даже зажимы прямо­ го действия (например, зажим заготовки непосредственно што­ ком пневмоили гидроцилиндра).

8. В тех случаях, когда жесткость протягиваемой заготовки недостаточно велика и при подведении опоры заготовка может деформироваться, перемещение клина на подвод опоры следует осуществлять за счет пружины, а пневмоили гидропривод ис­

28

пользовать только для отвода. Но при подводе клина при помо­ щи пружины не обеспечивается должный натяг в механизме, поэтому не исключена возможность некоторого смещения опо­ ры в процессе протягивания из-за выборки зазоров в элементах механизма под воздействием силы резания. Величина смещения сводится к минимуму путем тщательной пригонки силовых де­ талей подводимой опоры.

9. Не следует применять в качестве усилителей винтовые и эксцентриковые механизмы. Оба эти вида заслуженно получили широкое применение в приспособлениях с ручным приводом, но оказались весьма нерациональными при применении пневмати­ ческого или гидравлического привода, так как они требуют вве­ дения дополнительных механизмов для преобразования поступа­ тельного движения штока цилиндра во вращательное (эксцент­ рика или винта), а затем опять в поступательное движение на зажим заготовки.

Таковы вкратце основные требования, предъявляемые к кон­ струкциям приспособлений для протяжных станков.

4. Свободное и координатное протягивание

Первыми протяжными станками, начавшими внедряться в промышленность, были станки для протягивания различных фа­ сонных отверстий, а также шпоночных пазов. Обработка этих поверхностей обычными методами обработки резанием стала сдерживать стремительный темп развития машиностроительной промышленности. До появления протяжек фасонные отверстия и шпоночные пазы обрабатывались на долбежных станках по раз­ метке с последующими доводочными работами (запиловкой вручную, калибровкой пробойником под прессом и т. п.). Стои­ мость таких операций была чрезвычайно велика, а производи­ тельность ничтожно мала.

В то же время значительно лучше обстояло дело с обработ­ кой наружных поверхностей, которая производилась: строга­ нием, фрезерованием, шлифованием и т. д., не требуя в боль­ шинстве случаев ручных доводочных работ, обеспечивая доста­ точную, по требованиям того времени, производительность.

Необходимость повышения производительности труда на операциях обработки фасонных отверстий вызвала возникнове­ ние внутреннего протягивания.

По мере дальнейшего развития машиностроения, и в пер­ вую очередь предприятий с массовым характером производства,, начало внедряться протягивание также и наружных поверхно­ стей. Сначала эти операции производили, за неимением других,, на станках внутреннего протягивания (и до сих пор еще на них проводят, хотя и в значительно меньшей степени, опе­ рации по протягиванию наружных поверхностей) и лишь впо­ следствии, по мере расширения области применения протяжных

29