Характеристика и классификация протяжек для обработки не круглых отверстий

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Протяжки предназначены для обработки внутренних и наружных поверхностей любой конфигурации с точностью по 7--9-му квалитету и шероховатостью поверхностей с Ra до 1,25--0,20 мкм Их можно отнести к разряду комбинированных инструментов, осуществляющих последовательно черновую и чистовую обработку. Протяжка -- это многозубый инструмент, совершающий одно главное движение -- прямолинейное перемещение относительно обрабатываемой детали.

Рис. 1. Удаление припуска

Удаление припуска обеспечивается за счет того, что каждый последующий зуб протяжки выше предыдущего на некоторую величину S, называемую подъемом на зуб (рис. 1). По своей сущности подъем на зуб является подачей на зуб, которая изменяется дискретно, при входе зуба в работу. В этом отношении работа зуба протяжки похожа на работу строгального резца с соответствующей конфигурацией режущей кромки. Величину подачи в процессе эксплуатации протяжки изменять нельзя, она заложена в самой конструкции и обычно не превышает величин, установленных для других видов обработки. Скорость резания быстрорежущими протяжками небольшая -- 3--8 м/мин и обусловлена необходимостью получения малой шероховатости обработанной поверхности. Тем не менее процесс протягивания производительнее всех остальных методов лезвийной обработки. Например, протягивание плоскостей в 5--10 раз производительнее фрезерования, а протягивание отверстий производительнее зенкерования и развертывания в 10--15 раз. Это объясняется большой площадью сечения одновременно срезаемого слоя из-за большой длины одновременно режущих кромок. Кроме того, протяжки характеризуются высоким периодом стойкости (до 500 мин и более), большой суммарной стойкостью и во многих случаях являются единственным видом инструмента, обеспечивающего заданную точность и форму обработанной поверхности Все это предопределило широкое применение протяжек не только в массовом и крупносерийном, но и в мелкосерийном производстве при обработке сложных профилей, хотя сами протяжки являются сложным и дорогим инструментом.

1. Разновидности протяжек

Применяемые в современном машиностроении протяжки разделяют по назначению на две большие группы: внутренние протяжки, используемые для обработки отверстий разного профиля (замкнутых контуров), и наружные протяжки, применяемые для обработки всевозможных открытых поверхностей (незамкнутых контуров).

Протяжки каждой из этих групп можно подразделить дополнительно:

а) по форме обрабатываемых поверхностей круглые, плоские и фасонные (шлицевые, многогранные, елочные и т.д.);

б) по схемам резания (профильные, генераторные и комбинированные), которые в свою очередь подразделяются на одинарные и групповые;

в) по конструкции (цельные и сборные);

г) по режущему материалу (быстрорежущие и твердосплавные);

д) по способу формирования обработанной поверхности (режущие, уплотняющие, деформирующие и комбинированные, состоящие из режущей и уплотняющей или деформирующей частей.

2. Обзор отечественных патентов

Протяжка для обработки плоских поверхностей.

Это изобретение служит для решения задачи повышения стойкости протяжки за счет увеличения рабочей длины режущей кромки и улучшения условий охлаждения.

На корпусе протяжки установлены деформирующие элементы с чередующимися в шахматном порядке выступами и впадинами и расположенные между ними режущие зубья, причем протяжка снабжена пружинами сжатия, а режущие зубья установлены с возможностью перемещения в пазах с клинообразным профилем поперечного сечения, выполненных в корпусе под углом к направлению, нормальному направлению главного движения, причем тангенс угла наклона пазов выбирается большим, чем сумма тангенсов углов трения на опорных и задней поверхности режущего зуба, при этом торцы режущих зубьев, обращенные в сторону, противоположную ходу протяжки, выполнены с опорой на указанные пружины сжатия.

Рис. 2. Деформирующие элементы

Протяжка содержит деформирующие элементы 1 (рис.2), на которых выполнены выступы 2 и впадины 3, причем ширина выступа b равна ширине впадины. Деформирующие элементы располагаются один за другим таким образом, что за деформирующим выступом 2 предыдущего по ходу протяжки элемента расположена впадина 3 последующего элемента и, наоборот, за впадиной 3 расположен выступ 2. В канавках между деформирующими элементами расположены режущие зубья 4, которые установлены с возможностью перемещения под углом щ к направлению, перпендикулярному направлению главного движения. Тангенс угла наклона щ режущих зубьев должен быть больше суммы тангенсов углов трения на опорных и задней поверхности режущего зуба. Кроме того, передние поверхности режущих зубьев примыкают к заднему торцу деформирующих зубьев, причем режущая кромка Г (рис. 2) расположена в местах перехода цилиндрической ленточки выступов в обратный конус, роль которого выполняет задняя поверхность режущих зубьев. Со стороны торца, обращенного в сторону, противоположную ходу протяжки, режущие зубья контактируют с пружинами сжатия 5 (рис .2), которые служат для возврата режущих элементов в исходное положение.

Деформирующие элементы крепятся к корпусу 6 (рис.2) через клин 7 винтами 8, а режущие зубья устанавливаются в пазах с клинообразным профилем поперечного сечения.

Угол профиля щ<5 препятствует выпадению режущих зубьев, а также их заклиниванию. Регулирование высоты расположения режущих зубьев и деформирующих элементов осуществляется винтом 10 через клин 7.

Работа протяжки осуществляется следующим образом. При рабочем ходе протяжки первым в работу вступает деформирующий элемент, который эффективно продавливает пазы глубиной д , уменьшая припуск на резание и осуществляя стружко разделение. Кроме того, деформирующие зубья в зоне прохождения выступов механически упрочняют поверхностный слой, улучшая условия резания. Затем в работу вступает режущий зуб, срезающий образованные выступы

Затем в работу вступает следующий деформирующий элемент, который продавливает пазы глубиной д1 строго в зонах резания предыдущего режущего зуба за счет шахматного расположения деформирующих выступов. Далее повторяется процесс срезания образованных на заготовке выступов. Таким образом, повышение стойкости режущих элементов протяжки обеспечивается за счет использования всей длины главной режущей кромки вследствие ее смещения по пазу относительно неподвижного деформирующего элемента и ее охлаждения в процессе работы.

Нарезание зубчатого колеса круговой протяжкой.

Основная цель этого патента заключается в повышение точности обработки за счет выравнивания температуры заготовки поступающей на обработку с температурой достигаемой ею в процессе обработки.

Сущность предлагаемого способа нарезания зубьев заключается в том, что заготовку и протяжку нагревают.

Совместная работа двух нагревателей расположенных как в приспособлении, так и инструменте позволит не затормозить технологический процесс обработки, а уложиться в то время которое предназначено для базирования и закрепления заготовки обрабатываемого зубчатого колеса в зажимном устройстве станка и достичь нужной температуры (50ч60°C) до начала работы станка. В частности, в качестве нагревательного устройства может быть использован плазменный нагрев, в котором источник создания электрической дуги подключен одним концом к элементу крепления заготовки (зажимного приспособления), а другим к электроду, обеспечивающему создание дуги в зоне резания.

Рис. 3. Схема способа нарезания зубьев

На рис. 3 изображена круговая протяжка 8 содержит режущие зубья 1 и свободный сектор 5, в котором установлен нагревательный элемент 6, способный выдвигаться в сторону обрабатываемого зубчатого колеса 4 с помощью штока 7, приводимого в действие специальным силовым устройством (электрическим, пневматическим и т.д.).Заготовка обрабатываемого зубчатого колеса 4 устанавливается в зажимное устройство 3, снабженное нагревательным устройством 2, расположенным в свободном секторе 5 первой нарезаемой впадины заготовки обрабатываемого зубчатого колеса 4. В процессе работы заготовка обрабатываемого зубчатого колеса 4устанавливается в зажимное устройство 3, базируется и закрепляется в нем. Включается станок и протяжка 8 начинает вращение нарезая первую впадину зубьев обрабатываемого зубчатого колеса 4. С момента установки доначала работы станка проходит несколько секунд, за это время включаются нагревательное устройство 2,обеспечивая нагрев свободного сектора 5 заготовки обрабатываемого зубчатого колеса 4 до нужной (усредненной)температуры обеспечивающей равные условия обработки первой впадины зубьев колеса со всеми остальными, что обеспечивает повышение и стабильность точности обрабатываемых зубьев колес.

Повышение износостойкости рабочих поверхностей деформирующего элемента протяжки.

Результатом заявляемого способа является обеспечение прочности сцепления износостойкого покрытия с основным материалом деформирующего элемента протяжки и повышение износостойкости рабочих поверхностей деформирующего элемента протяжки.

Этот результат достигается тем, что профиль регулярного микрорельефа предварительно перед нанесением износостойкого покрытия сглаживают хонингованием Рис. 5. При этом в сопряжении «протяжка-заготовка» в процессе протягивания применяют металлоплакирующую смазку, создающую на износостойком покрытии защитную сервовитную пленку из мягких антифрикционных металлов в виде меди, а основу деформирующего элемента выполняют из износостойкого циркониевого сплава в виде частично стабилизированного диоксида циркония.

Рис. 4. Исходный профиль элемента протяжки

Рис. 5. Профиль после хонингования

Рис. 6. Упрочненная поверхность протяжки

На рис. 6 изображена упрочненная многослойная поверхность трения деформирующего элемента протяжки, где 1 - основа элемента из циркониевого сплава ; 2 - пленочное одно- или многослойное износостойкое и теплозащитное покрытие; 3 - сервовитная защитная противоизносная пленка из меди, образующаяся в результате применения металлоплакирующих смазочных сред при протягивании, толщина сервовитной пленки при этом составляет несколько микрометров.

Этот способ эффективен при протягивании заготовок из конструкционных и легированных сталей, цветных металлов и сплавов специального назначения.

По данным многочисленных экспериментов по износостойкости поверхностей деталей, покрытых сервовитной пленкой, износостойкость их возрастает в 1,5-3 раза, а температура разогрева сопряжения «протяжка-заготовка» снижается на 25-30°C, что подтверждает повышение износостойкости деформирующих элементов протяжки, полученных заявленным способом, при этом увеличивая прочность сцепления износостойкого покрытия с циркониевой основой материала элемента.

3. Сборная протяжка

Рис. 7. Сборная протяжка

В настоящий момент все больше конструкции протяжек делают сборными Рис. 7. К держателя прикрепляются сменные пластины. Пластины в основном выполняются из твердого сплава.

Целью настоящего изобретения является новая и усовершенствованная система протяжки для протягивания пазов в турбинах.

Рис. 8. Вид сборки

протяжка многозубый износостойкость деформирующий

Пластины протяжки вставляются в паз держателя, и с помощью бокового зажима и болта жестко фиксируются.

Заключение

В ходе работы, мной были изучены методы поиска патентов в отечественной и иностранных базах. Был произведен подбор коньюктурной документации по теме.

Проанализировав всю полученную информацию, стало известно, что в настоящий момент в области процесса протягивания ведется мало исследований. Перспективным направлением в улучшении процесса протягивания является нанесение тонких износостойких покрытий. Но у покрытий есть недостаток, увеличение радиуса режущей кромки, что приводит к ухудшению качества протягивания. Так же в настоящее время ведутся разработки в области сборных протяжек, для их удешевления, и простоты ремонта.

Размещено на Allbest.ru