Протяжки и протяжные станки для обработки металла протягиванием

Протяжка – это инструмент, при помощи которого выполняется обработка металла протягиванием (одна из наиболее распространенных технологических операций по обработке металлов резанием). Такая технология применяется для деталей, используемых во многих отраслях промышленности.

Рабочая поверхность протяжек может иметь различный профиль в зависимости от назначения и типа инструмента

Для чего необходимо протягивание

Такая технологическая операция, как протягивание, считается одним из наиболее эффективных способов обработки металлов резанием. Для ее выполнения необходимы протяжной станок и специальный инструмент, использование которого дает поверхность с шероховатостью порядка 0,32 мкм и точностью геометрических параметров, соответствующей 6 квалитету.

Инструмент, при помощи которого выполняется протяжная металлорежущая обработка, состоит из множества зубьев. Каждый из них выше другого, если измерять их высоту в плоскости, перпендикулярной направлению, в котором осуществляется основное движение резки. Оснащение протяжки множеством режущих лезвий и расположение их в определенном положении позволяют использовать всего один такой инструмент для того, чтобы снимать весь необходимый объем стружки как в процессе черновой обработки поверхности, так и при ее калибровке.

Большинство протяжных станков налаживаются под обработку однотипных деталей

Применяя протяжные станки, а также специализированный инструмент, можно обрабатывать как наружные, так и внутренние поверхности изделий различной конфигурации. При протягивании не используется движение подачи: вся обработка осуществляется за счет совершения протяжкой главного движения, которое может быть вращательным или поступательным. По похожему принципу работает инструмент для прошивания отверстий. Несмотря на всю схожесть этих технологических операций, принципиальная разница между ними заключается в том, что инструмент для прошивки работает на сжатие, а протяжка – на растяжение.

На видео ниже показан процесс обработки внутренней поверхности трубы методом протягивания.

Протягивание, если сравнивать его с другими методами обработки металлов резанием, обладает целым перечнем преимуществ, к которым следует отнести:

• возможность уменьшения затрат на эксплуатацию используемого оборудования;
• высокую износостойкость протяжки;
• высокий показатель минутной подачи благодаря тому, что обработка выполняется сразу несколькими режущими зубьями;
• возможность работы на протяжных станках даже специалистов с невысоким уровнем профподготовки;
• снятие припуска с поверхности с высокой относительной скоростью (это означает высокую производительность обработки);
• возможность устранять любые виды брака обрабатываемой поверхности;
• высокую точность обработки металлических изделий.

Схемы различных типов протяжки отверстий и поверхностей

Инструмент, которым оснащаются протяжные станки, изготавливается преимущественно из быстрорежущих сталей со средним уровнем легирования, отличающихся достаточно высокой стоимостью. По этой причине его применение рекомендовано для производств, выпускающих свою продукцию крупными и массовыми сериями.

Между тем использовать протяжные станки и протяжку могут и при мелкосерийном и единичном производстве изделий из металла, если их геометрические параметры стандартизированы. Не обойтись без такой технологической операции и в тех случаях, когда она является единственно возможным либо самым выгодным способом обработки.

Разновидности и конструкция протяжек

Протяжки классифицируются по целому ряду параметров. Выделяют следующие виды протяжек:

1. с режущей частью, изготовленной из быстрорежущей, инструментальной стали или твердого сплава;
2. цельные или сборные – в зависимости от конструктивного исполнения;
3. одно- или многопроходные – в зависимости от того, сколько протяжек содержится в одном рабочем комплекте;
4. работающие по ступенчатой, профильной или прогрессивной методике – в зависимости от того, каким способом с поверхности детали снимается припуск;
5. с прямым и наклонным или винтовым и кольцевым расположением режущих лезвий на рабочей части.

Значимые элементы круглой протяжки

Различные типы протяжек выделяют и по их основному назначению, причем такую классификацию можно назвать одной из самых важных. Так, в зависимости от данного параметра различают протяжки для наружных и внутренних поверхностей. При помощи инструмента, предназначенного для выполнения наружных работ, можно выполнять обработку поверхностей различной конфигурации (шестерни, профили елочного типа, пазы, в том числе и Т-образного типа, цилиндрические валы, канавки различной формы, в том числе и «ласточкин хвост», шлицевые валы и др.).

Протяжкой могут обрабатываться поверхности различного профиля

Обработка протягиванием отверстий является более распространенной технологической операцией, чем обработка протягиванием наружных поверхностей. Используя протяжной станок и протяжку, можно обрабатывать внутренние поверхности следующих типов:

• шпоночные пазы;
• канавки винтового типа;
• отверстия круглой формы (протяжки для круглых отверстий);
• отверстия с различным количеством граней (гранные протяжки);
• отверстия со шлицами (протяжки шлицевые).

Шлицевая протяжка для обработки отверстий

Несмотря на то, что для обработки внутренних поверхностей используются различные типы протяжек, конструкция этих инструментов практически идентична и включает в себя несколько составных элементов.

Это направляющий элемент. Перед обработкой деталь фиксируется именно на передней части инструмента, которая затем плавно передает обрабатываемую поверхность на режущие кромки протяжки. Номинальное сечение передней части инструмента и размер обрабатываемого отверстия должны совпадать, а выбор степени посадки осуществляется с учетом требуемой величины зазора между протяжкой и стенками отверстия.

При помощи этого элемента протяжку фиксируют в патроне используемого оборудования. Для протяжек как круглого, так и плоского типа размеры хвостовиков строго оговариваются положениями соответствующих нормативных документов (ГОСТы 4043-70 и 4044-70).

Стандартный хвостовик шлицевой протяжки

Данный элемент протяжки состоит из множества зубьев и отвечает за снятие с обрабатываемой поверхности требуемого припуска. Геометрические параметры режущих зубьев протяжки, начиная от ее передней части и заканчивая задней, постепенно изменяются. Так, передний зуб имеет форму и размеры отверстия, которое предстоит обрабатывать, а задний режущий элемент отличается геометрическими параметрами, соответствующими характеристикам уже готового отверстия. За счет того, что высота зубьев протяжки постепенно увеличивается к ее задней части, при выполнении обработки отсутствует движение подачи, при этом припуск с обрабатываемой поверхности эффективно снимается.

Основные элементы режущей части шпоночной протяжки

Этим элементом оснащаются длинные и тяжелые протяжки для того, чтобы обеспечить их поддержку при помощи люнета.

Данная часть протяжки необходима для того, чтобы обрабатываемую деталь не перекосило при выходе из ее отверстия последнего режущего зуба.

Этот элемент характеризуется меньшим количеством зубьев, чем режущая часть протяжки. Форма и размеры зубьев, расположенных на калибрующей части, полностью идентичны аналогичным параметрам готового отверстия.

С целью выявления погрешностей параметры протяжек периодически контролируются. На фото показана проверка переднего и заднего углов шпоночной протяжки

Виды шлицевых протяжек и сферы их применения

Шлицевая протяжка, как уже говорилось выше, применяется для обработки внутренних поверхностей, на которых имеются шлицевые элементы. Такие инструменты в зависимости от количества и типа резцов, которыми они оснащены, могут быть:

• эвольвентными;
• острошлицевыми;
• 6-шлицевыми;
• 8-шлицевыми;
• 10-шлицевыми.

Протяжка для шлицевых отверстий ЦЛ-2408-4333-8Х42Х46 изготовлена из стали Р6М5

Шлицевая протяжка в зависимости от ее типа может быть произведена по одному из следующих нормативных документов:

1. с профилем эвольвентного типа: 50038-92 – двухпроходная комбинированная; 50035-92, 28050-89 – обычного комбинированного типа; 25158-82, 25159-82 – для обработки отверстия сечением 15–90 мм; 25157-82 – для обработки отверстий сечением 12–14 мм; 25160-82 – для обработки отверстий сечением 45–90 мм;
2. с прямобочным профилем: 25971-83, 25972-83 – для обработки восьмишлицевых отверстий; 25969-83, 25970-83 – для обработки шестишлицевых отверстий; 24822-81, 24823-81 – для десятишлицевых отверстий;
3. с навертным хвостовиком: Р 50035-92, 50036-92, 50037-92, 28048-89, 28049-89 и др.

В отдельных случаях, когда подобрать стандартный инструмент не представляется возможным, изготовление протяжек может выполняться по специально разработанной конструкторской документации.

Используя протяжки шлицевого типа, можно эффективно выполнять следующие технологические операции:

• нарезку шпоночных канавок и шлицев;
• обработку стволов нарезного оружия;
• калибрование внутренних отверстий различного типа;
• производство элементов турбин самолетных двигателей;
• протягивание наружных поверхностей, отличающихся сложной конфигурацией.

Оборудование для протягивания

Станки для протягивания разделяются на различные типы по целому ряду параметров. Такими параметрами, в частности, являются:

• назначение – для выполнения обработки наружных или внутренних поверхностей;
• степень универсальности – станки общего и узкоспециализированного назначения;
• направление, в котором двигается протягиваемый элемент (рабочее движение), – горизонтально-протяжные станки или вертикально-протяжные;
• тип выполняемого рабочего движения – с круговым движением, с движением протяжки или заготовки;
• количество установленных на станке кареток – одно- или многокареточные;
• количество занимаемых рабочим механизмом станка позиций – одно- и многопозиционные (с поворотным рабочим столом);
• уровень автоматизации – с ЧПУ и без.

Основные части протяжных станков

Наиболее распространенными типами такого оборудования являются:

1. горизонтально-протяжной универсальный станок, используемый для обработки внутренних поверхностей;
2. станки вертикального типа, которые могут применяться как для наружных, так и для внутренних поверхностей;
3. оборудование с ЧПУ, которое может быть как горизонтально-протяжным станком, так и вертикально-протяжным (на таком оборудовании автоматизированы процессы установки и снятия обрабатываемых заготовок, а также замены рабочего инструмента).

Выбирая оборудование для выполнения протягивания, специалисты ориентируются на два основных параметра таких станков: развиваемую тяговую силу, величина которой может находиться в интервале 50–1000 кН, и длину хода протяжки, которую можно выбрать в диапазоне 1000–2000 мм.