Глава VII Обработка заготовок на станках строгально-протяжной группы

1. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА СТРОГАНИЯ

Технологический метод формообразо­вания поверхности заготовок строга­нием характеризуется наличием двух движений: возвратно-поступательного резца или заготовки (скорость главного движения резания) и прерывистого пря­молинейного движения подачи, направ­ленного перпендикулярно к вектору глав­ного движения резания. Разновидностью строгания является долбление, где главное движение резания - возвратно-поступа­тельное - совершает резец в вертикальной плоскости.

Процесс резания при строгании преры­вистый, и удаление материала происходит только при рабочем ходе. Во время обрат­ного (вспомогательного) хода резец рабо­ту не производит. Прерывистый процесс резания способствует охлаждению инст­румента во время обработки заготовок, что исключает в большинстве случаев применение смазывающе-охлаждающих жидкостей. Прерывистый процесс резания приводит к значительным динамическим

нагрузкам режущего инструмента, поэто­му строгание осуществляют на умеренных скоростях резания.

При строгании режим резания состав­ляет совокупность величин: скорости главного движения резания v, подачи s и глубины резания t.

Глубина резания (мм) - наибольшее расстояние, на которое проникает режу­щая кромка в заготовку; ее измеряют в плоскости, перпендикулярной к направле­нию движения подачи. При строгании и долблении движение подачи является прерывистым и осуществляется в конце вспомогательного хода заготовки или рез­ца. Величины t и s выбирают из справоч­ников. Задавшись глубиной резания и пода­чей, по эмпирической формуле определяют скорость главного движения резания (м/с).

2. ТИПЫ СТРОГАЛЬНЫХ СТАНКОВ

Строгальные станки предназначены для обработки резцами плоских поверхно­стей, канавок, фасонных линейчатых по­верхностей в условиях единичного и мел­косерийного производств.

378

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Широкое применение строгальные станки находят в станкостроении и тяже­лом машиностроении, когда необходимо обрабатывать крупные, большой массы заготовки станин, корпусов, рам, основа­ний, колонн и других деталей.

В зависимости от конструктивных и технологических признаков строгальные станки подразделяют на ряд типов: попе­речно-строгальные, продольно-строгаль­ные, долбежные и специальные.

Наибольшее использование находят продольно-строгальные станки, предна­значенные для обработки сравнительно крупных заготовок. Эти станки характери­зуются наибольшей длиной строгания (ходом стола), которая составляет 1,5 ... 12,5 м, и шириной строгания 0,6 ... 5 м. Продольно-строгальные станки подразде­ляют на одностоечные и двухстоечные.

Продольно-строгальный двухстоечный станок (рис. 6.50) имеет станину 1, с кото­рой жестко связаны две вертикальные стойки 3 и 8, соединенные поперечиной 7. Стол 2 с закрепленной на нем заготовкой имеет возвратно-поступательное переме­щение по горизонтальным направляющим станины - главное движение резания. По вертикальным направляющим стоек пере­мещается траверса 5, которую в зависимо­сти от размера заготовки устанавливают

Рис. 6.50. Общий вид двухстоечного продоль­но-строгального станка

на определенном уровне от плоскости стола. На траверсе смонтированы два верхних суппорта б и 9, получающие дви­жение поперечной подачи. Суппорты можно поворачивать в вертикальной плоскости. По вертикальным направляю­щим стоек перемещаются боковые суп­порты 4 и 10. На всех суппортах установ­лены откидные резцедержатели для закре­пления резцов.

Поперечно-строгальные станки пред­назначены для обработки заготовок мел­ких и средних размеров. Наибольшая дли­на строгания не превышает 200 ... 2400 мм. Главное движение резания - возвратно-поступательное в горизонтальной плоско­сти - сообщают ползуну с суппортом, в котором в откидном резцедержателе уста­новлен резец. Суппорт с резцом имеет движение вертикальной и наклонной по­дач. Заготовке, установленной на столе, сообщают движение поперечной подачи.

На долбежных станках главное движе­ние резания - возвратно-поступательное в вертикальной плоскости - сообщают пол­зуну, на котором установлен резцедержа­тель с резцом. Длина хода ползуна обычно не превышает 200 мм. Заготовку закреп­ляют на столе станка, который имеет пре­рывистое движение продольной и попе­речной подач. Кроме того, стол имеет движение круговой подачи относительно своей вертикальной оси.

3. РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ И СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК НА СТРОГАЛЬНЫХ И ДОЛБЕЖНЫХ СТАНКАХ

Строгальные резцы по сравнению с то­карными работают в более тяжелых усло­виях, так как резец, врезаясь в материал заготовки, при каждом рабочем ходе ис­пытывает ударную (динамическую) на­грузку. Под действием этой нагрузки ре­зец изгибается в сторону опорной поверх­ности стержня. Если вершина резца рас­положена слева от оси стержня, то она вследствие деформирования опишет дугу,

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СТРОГ АЛЬНО-ПРОТЯЖНОЙ ГРУППЫ

379

и глубина резания изменится. Во избежа­ние этого необходимо, чтобы при дефор­мировании вершина резца описывала дугу радиусом R, касательную к обработанной поверхности (рис. 6.51, а). Дня этого вер­шина резца должна быть расположена между опорной поверхностью стержня и плоскостью, проходящей через ось стерж­ня резца. Чтобы выдержать это условие, строгальные резцы выполняют изогнутыми.

В зависимости от назначения различа­ют следующие типы строгальных резцов (рис. 6.51): проходные (б), подрезные (в), отрезные (г) и фасонные. Указанные рез­цы выполняют правыми и левыми, черно­выми и чистовыми; их конструкции ана­логичны конструкциям резцов для токар­ной обработки.

Долбежные резцы изготовляют трех основных типов (рис. 6.51): проходные (д), прорезные (е) и для шпоночных пазов (ж).

На строгальных станках обрабатывают плоские поверхности, уступы, пазы угло­вые, Т-образные, V-образные, призмати­ческие, фасонные поверхности.

На долбежных станках обрабатывают плоские вертикальные поверхности, мно-

_н

_^и£

в) г) д) е) ж)

Рис. 6.51. Строгальные и долбежные резцы

гогранники, многогранные отверстия, на­ружные пазы, фасонные поверхности.

Плоскости горизонтальные (рис. 6.52, а), вертикальные (рис. 6.52, б) и на­клонные (рис. 6.52, в) на поперечно-строгальных станках обрабатывают соот­ветственно с движением поперечной, вер­тикальной и наклонной подач. При стро­гании наклонной плоскости вертикальный суппорт поворачивают на угол, равный углу наклона обрабатываемой плоскости.

На рис. 6.52, г показано строгание вер­тикальной плоскости на долбежном стан­ке. На продольно-строгальных станках можно одновременно производить обра­ботку горизонтальной и вертикальной плоскостей (рис. 6.52, д).

_f

ii

!#f

_tms

_m

_OP?"

^-^ з)

Рис. 6.52. Схемы обработки заготовок на строгальных и долбежных станках

380

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Пазы угловые и прямоугольные од­новременно можно обрабатывать на про­дольно-строгальных станках (рис. 6.52, е). Строгание шпоночного паза (рис. 6.52, ж) производят на долбежных станках.

Фасонные поверхности по копиру об­рабатывают на продольно-строгальных станках (рис. 6.52, з).

Строгание горизонтальных плоскостей выполняют проходными резцами, верти­кальных и наклонных плоскостей - под­резными резцами, пазов - прорезными резцами и т.д.

4. ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА ПРОТЯГИВАНИЯ

Протягивание - высокопроизво­дительный метод обработки внутренних и наружных поверхностей, обеспечивающий высокую точность формы и размеров об­рабатываемой поверхности. Протягивают многолезвийным режущим инструментом-протяжкой - при его поступательном движении относительно неподвижной заготовки (главное движение резания).

Скорость главного движения резания лимитируется условиями получения обра­ботанной поверхности высокого качества и ограничивается технологическими воз­можностями протяжных станков.

Движение подачи при протягивании как самостоятельное движение инстру­мента или заготовки отсутствует. За вели­чину подачи s„ определяющую толщину срезаемого слоя отдельным зубом про­тяжки, принимают подъем на зуб, т.е. раз­ность размеров по высоте двух соседних зубьев протяжки; s_z является одновремен­но и глубиной резания. Подача в основном зависит от обрабатываемого материала, конструкции протяжки и жесткости заго­товки и составляет 0,01 ... 0,2 мм/зуб. Оп­тимальные параметры режима резания выбирают из справочников.

5. ТИПЫ ПРОТЯЖНЫХ СТАНКОВ

Протяжные станки отличаются просто­той конструкции и эксплуатации. Это обусловлено тем, что формообразование

поверхности на протяжном станке осуще­ствляется копированием формы режущих кромок зубьев инструмента.

Основными параметрами протяжного станка являются наибольшая сила протя­гивания: она может достигать 290 ... 390 кН у средних станков и 1170 кН у крупных станков; максимальная длина хода про­тяжки: для средних станков она колеблет­ся в пределах 350 ... 2300 мм.

Протяжные станки предназначены для обработки внутренних и наружных по­верхностей различной формы, чаще всего в условиях серийного и массового произ­водств. Протяжные станки имеют гидрав­лический привод и часто работают по по­луавтоматическому циклу. В зависимости от вида обрабатываемых поверхностей их делят на станки для внутреннего и наруж­ного протягивания; по направлению глав­ного движения - на горизонтальные и вер­тикальные.

Горизонтально-протяжной станок для внутреннего протягивания (рис. 6.53, а) состоит из станины /, насосной станции 2, гидроцилиндра 3, каретки 4, опорного кронштейна 5 и корыта б. Протяжку хво­стовой частью вставляют в предваритель­но обработанное отверстие заготовки и закрепляют в патроне каретки 4. Каретка с протяжкой получает поступательное дви­жение от штока поршня гидроцилиндра -главное движение резания. Заготовка при протягивании опирается торцом на опор­ную поверхность кронштейна 5. Поступа­тельное движение протяжке сообщают до тех пор, пока она не выйдет из отверстия заготовки. После окончания протягивания заготовка падает в корыто 6, протяжка извлекается из каретки 4, последняя воз­вращается в исходное положение (вспомо­гательный ход), и цикл обработки повто­ряется.

Протяжные станки для внутреннего протягивания оснащаются механизмами автоматического подвода и отвода протя­жек, что позволяет исключить тяжелые ручные вспомогательные движения, свя­занные с переустановкой протяжек после окончания каждого цикла (рабочего хода).

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СТРОГАЛЬНО-ПРОТЯЖНОЙ ГРУППЫ

381

б)

Рис. 6.53. Основные типы протяжных станков

Вертикально-протяжной станок для наружного протягивания (рис. 6.53, б) со­стоит из основания /, станины 5, насосной станции 4, каретки 3, стола 2. Заготовку устанавливают в приспособлении на столе станка. Протяжку закрепляют в каретке и от гидропривода сообщают ей вертикаль­ное поступательное перемещение - главное движение резания. Протяжка, опускаясь (рабочий ход), обрабатывает заготовку. Обработанную заготовку снимают, и под­вижная каретка быстро возвращается в ис­ходное положение (вспомогательный ход).

Протяжные станки непрерывной обра­ботки (рис. 6.53, в) являются станками высокой производительности. Заготовки 2 устанавливают в приспособлениях непре­рывно вращающейся тяговой цепи / и со­общают им поступательное - главное движение резания - относительно непод­вижной протяжки 3.

На протяжных станках непрерывной об­работки карусельного типа заготовки уста­навливают на вращающемся круглом столе.

При оснащении протяжных станков за-грузочно-разгрузочными устройствами цикл обработки полностью автоматизируется.

6. РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

И СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК

НА ПРОТЯЖНЫХ СТАНКАХ

По характеру обрабатываемых поверх­ностей протяжки делят на две основные группы: внутренние и наружные. Внут-

ренними протяжками обрабатывают раз­личные замкнутые поверхности, а наруж­ными - полузамкнутые и открытые по­верхности различного профиля.

По форме различают круглые, шли-цевые, шпоночные, многогранные и пло­ские протяжки. По конструкции зубьев протяжки бывают режущими, выглажи­вающими и деформирующими. В первом случае зубья имеют режущие кромки, в двух последних - скругленные, работаю­щие по методу пластического деформиро­вания. Различают также сборные протяж­ки со вставными ножами, оснащенными пластинками из твердого сплава.

Элементы круглой протяжки (рис. 6.54, а). Замковая часть (хвостовик) 1\ служит для закрепления протяжки в па­троне тянущего устройства станка; шейка 1_г - для соединения замковой части с передней направляющей частью; перед­няя направляющая часть /₃ вместе с на­правляющим конусом - для центрирова­ния обрабатываемой заготовки в начале резания; режущая часть U - Для срезания припуска - состоит из режущих зубьев, высота которых последовательно увели­чивается на толщину срезаемого слоя. Ка­либрующая часть /₅ - для придания обра­ботанной поверхности окончательных размеров, необходимой точности и шеро­ховатости; состоит из калибрующих зубь­ев, форма и размеры которых соответст­вуют форме и размерам последнего режу­щего зуба.

382

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

_АзЙь

tS-m

.. ¹Р

б)

Рис. 6.54. Элементы и геометрия зуба круглой протяжки

Задняя направляющая часть 1₆ служит для направления и поддержания протяжки от провисания в момент выхода последних зубьев калибрующей части из отверстия. Для облегчения образования стружки на режущих зубьях выполняют стружкодели-тельные канавки.

Геометрия зуба протяжки (рис. 6.54, б). Передние и задние углы протяжки изме­ряют в плоскости, перпендикулярной к главной режущей кромке. Передний угол у выбирают в зависимости от свойств обра­батываемого материала, задний угол а -в зависимости от требуемой точности обра­ботки.

На задних поверхностях калибрующих зубьев в ряде случаев шлифуют фаску (ленточку) шириной / = 0,2 ... 1,2 мм, у которой задний а_к = 0.

Шаг режущих зубьев t_p протяжки оп­ределяют в зависимости от длины L про­тягиваемой поверхности, при этом исхо­дят из того, чтобы в резании участвовало не менее трех зубьев.

Разновидность протяжки - прошивка -отличается отсутствием хвостовика и шейки и при обработке проталкивается через отверстие. Прошивка работает на сжатие, протяжка - на растяжение.

Отверстия различной геометрической формы протягивают на горизонтально-протяжных станках для внутреннего про­тягивания. Размеры протягиваемых отвер­стий составляют 5 ... 250 мм.

Цилиндрические отверстия протяги­вают круглыми протяжками после сверле-

ния, растачивания или зенкерования. Применяют также протягивание отвер­стий, полученных при литье и штамповке, без предварительной их обработки. Обыч­но длина отверстий не превышает трех диаметров.

Если торец отверстия в заготовке не обработан, то для ее установки применяют приспособления со сферической опорной поверхностью (рис. 6.55, а). Заготовка в этом случае может самоустанавливаться (центрироваться) по оси протяжки. В тех случаях, когда после предыдущей обра­ботки получен торец детали, перпендику­лярный к оси протягиваемого отверстия, заготовка опирается на жесткую (непод­вижную) поверхность.

Многогранные отверстия (треуголь­ные, квадратные и т.п.) протягивают мно­гогранными протяжками. Исходной по­верхностью для протягивания служит круглое отверстие. На рис. 6.55, б приве­дена схема протягивания квадратного от­верстия.

Шлицевые отверстия с различным профилем шлицев протягивают много-шлицевыми протяжками, формирующими одновременно весь профиль отверстия. На рис. 6.55, в приведена схема протягивания прямых шлицев. Винтовые шлицы протя­гивают протяжкой, режущие зубья кото­рой расположены по винтовой линии, с приспособлением, обеспечивающим до­полнительное вращение протяжки (рис. 6.55, г) или заготовки.

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СТРОГАЛЬНО-ПРОТЯЖНОЙ ГРУППЫ

383

Рис. 6.55. Схемы обработки заготовок на протяжных станках: 1 - заготовка; 2 - протяжка; 3 - направляющая втулка

Шпоночные и другие пазы протяги­вают протяжками, форма зубьев которых в поперечном сечении соответствует про­филю протягиваемого паза. Шпоночные пазы протягивают плоской шпоночной протяжкой (рис. 6.55, д) с применением специального приспособления - направ­ляющей втулки 3. Вдоль всей втулки про­резают прямоугольный паз, который явля­ется направляющим для протяжки.

Наружные поверхности различной геометрической формы с прямолиней­ной образующей протягивают на верти­кально-протяжных станках для наружного протягивания, а также на станках непре­рывной обработки конвейерного типа.

Протягивание наружных поверхностей успешно применяют вместо других мето­дов обработки в целях снижения ее трудо-

емкости и стоимости. Наружным протяги­ванием можно заменить строгание, фрезеро­вание, а в некоторых случаях и шлифование. При протягивании сложных фасонных кон­туров взамен фрезерования (например, пло­ских кулачков) не только снижается трудо­емкость обработки, но и обеспечивается высокое качество обработанной поверхно­сти. На рис. 6.55, е приведена схема протя­гивания вертикальной плоскости.

На специальных протяжных станках можно обрабатывать наружные поверхно­сти заготовок формы тел вращения пло­скими (рис. 6.55, ж) и дисковыми (рис. 6.55, з) протяжками. В обоих случаях заготовке сообщают круговую подачу. Плоская протяжка имеет главное движе­ние - поступательное, а дисковая протяж­ка - вращательное вокруг своей оси.

384

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Цилиндрические и конические зуб­чатые колеса наружного зацепления

протягивают следующим образом. Цилин­дрические зубчатые колеса с прямыми зубьями и другие детали, имеющие на­ружные пазы, изготовляют последова­тельным протягиванием впадины между зубьями за один или несколько проходов на горизонтальных и вертикальных про­тяжных станках с делительными автома­тическими устройствами. На специальных протяжных автоматах с непрерывно вра­щающейся круглой протяжкой специаль­ной конструкции нарезают цилиндриче­ские и конические зубчатые колеса с пря­мыми зубьями.

7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ

Поверхности деталей, подлежащие об­работке на строгальных и долбежных станках, целесообразно оформлять в виде плоскостей или их сочетаний в простран­стве. Следует избегать в конструкциях деталей сложных фасонных поверхностей, обработка которых требует изготовления специальных копиров. Обрабатываемые поверхности целесообразно располагать в одной плоскости (АА) для обработки за один проход (рис. 6.56, а).

Перед обработкой поверхности необ­ходимо прострогать фаски Ъ х 45° со сто­роны входа и выхода резца (рис. 6.56, б).

Это обеспечивает более плавное врезание резца в материал заготовки и уменьшает ударную (динамическую) нагрузку, а при выходе резца предотвращает скалывание материала заготовки.

При строгании бортов деталей короб­чатой формы необходимо для увеличения прочности и жесткости бортов усиливать их дополнительными внутренними или наружными (рис. 6.56, в) ребрами жестко­сти, что исключает их разрушение вслед­ствие ударной нагрузки.

При строгании уступов необходимо предусматривать разделительные канавки для выхода резца шириной Ъ= 10 ... 15 мм при обработке заготовок на поперечно-строгальных станках и Ъ = 30 ... 40 мм при обработке заготовок на продольно-строгальных станках (рис. 6.56, г).

Поверхности детали, расположенные под углом друг к другу, необходимо раз­делять канавками для выхода резца из ма­териала заготовки (рис. 6.56, д), что обес­печивает правильную сборку этой детали с сопрягаемой.

Пазы, обрабатываемые строганием на-проход, должны быть открытыми. При строгании Т-образного паза ширина Ъ должна обеспечивать ввод резца (рис. 6.56, ё).

При долблении несквозных шпоноч­ных и шлицевых пазов необходимо преду­сматривать канавки для выхода долбежно­го резца (рис. 6.56, ж).

_{Г ТЕ}

а)

_СЕ^Щ

г)

д)

е)

ж)

Рис. 6.56. Примеры конструкций деталей машин, изготовляемых на строгальных и долбежных станках

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ СТРОГАЛЬНО-ПРОТЯЖНОЙ ГРУППЫ

385

_{Ш//Ш mzzzzm}

в)

w»»»»i Y^}/pH"\ №»»Щ

е) ж)

Рис. 6.57. Примеры конструкций деталей машин, изготовляемых на протяжных станках

Поверхности, обрабатываемые долбле­нием, должны быть небольшой длины, так как при обработке длинных заготовок не­обходим большой вылет резца из резце­держателя, что приводит к значительным деформациям и его разрушению.

Обрабатывать протягиванием можно лишь отверстия с достаточно толстыми стенками равномерной толщины. При протягивании отверстий в тонкостенных втулках с буртиками (рис. 6.57, а) возни­кают значительное радиальное давление и неравномерная деформация по длине об­рабатываемой поверхности, приводящие к искажению формы отверстия.

Торец протягиваемой заготовки дол­жен быть перпендикулярен к оси отвер­стия со стороны входа и выхода протяжки (рис. 6.57, б). Протягивание отверстия в заготовке с наклонным торцом (рис. 6.57, в) вызывает неравномерную нагрузку на зу­бья протяжки и ее перекос.

Отверстия с фасонным сечением сле­дует максимально упрощать и делать их форму симметричной. Такие отверстия (рис. 6.57, г) более технологичны для про­тягивания. Для обработки несимметрич­ного отверстия (рис. 6.57, д) требуется протяжка сложной конфигурации.

Наиболее технологично квадратное (или восьмигранное) фасонное отверстие с неполной поверхностью боковых сторон. При этом отверстие сверлят или растачи­вают до требуемого диаметра, после чего протягивают углы (рис. 6.57, е). Конст-

рукция, показанная на рис. 6.57, ж, менее технологична.

Шлицевые отверстия не должны иметь выточек в средней части (рис. 6.57, з). На­личие в отверстии выточки (рис. 6.57, и) может привести к поломке зубьев протяж­ки вследствие неравномерного съема ме­талла по длине отверстия. При подрезании торцов после протягивания шлицев необ­ходимо на торцах отверстия предусматри­вать выточки (рис. 6.57, к), обеспечиваю­щие безударную работу резца.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Каковы особенности процесса резания при строгании по сравнению с методом точе­ния?

2. Что обеспечивает высокую точность формы и размеров обрабатываемой поверхно­сти при протягивании?

3. Что обеспечивает центрирование заго­товки по оси протяжки, если протягивается отверстие в литой или штампованной заготовке без ее предварительной обработки?

4. Чему будет равен диаметр отверстия по­сле протягивания, если число рабочих зубьев круглой протяжки равно 30, подача на зуб со­ставляет 0,05 мм/зуб, а диаметр исходного от­верстия заготовки равен 97 мм?

5. Сколько рабочих зубьев должна иметь плоская протяжка, если на вертикально-протяжном станке с заготовки срезается при­пуск величиной 1,5 мм, а подача составляет 0,1 мм/зуб?

6. В каких целях иногда применяют протя­гивание вместо других методов обработки, например строгания, фрезерования?

13-9503

386

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН