Способы и инструмент строгания поверхностей

Строгание применяется при обработке плоских и фасонных линейчатых поверхностей и различных канавок в условиях единичного и мелкосерийного производства [1, 2, 4, 5, 6, 9, 10, 21].

Главное движение V при строгании — возвратно-поступательное прямолинейное, а движение подачи S — шагообразное, направленное перпендикулярно главному движению (рис. 6.1). Обработку выполняют на строгальных станках. Инструмент — строгальные резцы, конструкция которых сходна с конструкцией токарных резцов.

Процесс резания при строгании имеет прерывистый характер, и срезание стружки происходит только при встречном относительном движении резца и заготовки. Во время обратного (вспомогательного) хода резец работу не производит. Врезание резца в заготовку в начале каждого рабочего хода сопровождается ударом. За время холостого хода резец остывает, поэтому при строгании в большинстве случаев не применяются смазочно-охлаждающие жидкости. Ударные нагрузки на режущие кромки и циклический характер их нагрева существенно снижают стойкость резцов в сравнении с непрерывным резанием, поэтому строгание производят при умеренных скоростях резания. Головки и державки строгальных резцов выполняют более массивными, чем у токарных.

Рис. 6.1. Схема строгания

Строгание производится на поперечно-строгальных (рис. 6.2) и продольно-строгальных станках.

На рис. 6.3 представлены резцы для выполнения основных видов работ: 1 — строгание вертикальных поверхностей подрезными резцами; 2 — строгание фасонных поверхностей; 3 — строгание горизонтальных поверхностей проходными резцами; 4 — прорезка или отрезка: 5 — подрезка наклонных поверхностей.

Рис. 6.2. Станок поперечно-строгальный и суппорт в сборе

а — станок поперечно-строгальный: 1 — станина; 2 — ползун; 3 — суппорт;

• 4 — направляющие поперечного перемещения стола; 5, б — стойка-опора;
• 7 — кулисный механизм; б — суппорт в сборе: 1 — основание; 2 — головка;
• 3 — винт вертикальной подачи; 4 — головка поворотная; 5 — резцедержатель;
• 6 — гайка

При строгании параметрами режима резания, так же как и при точении, являются скорость резания V, подача S и глубина резания t.

Рис. 6.3. Схемы обработки заготовок строганием:

1—5 — резцы; б — заготовка; 7 — стол строгального станка Строгание зубьев шестерен, шпоночных пазов, отверстий с огранкой и др. производится на одноили двухстоечных долбежных станках, которые часто называют вертикально-строгальными (рис. 6.5, 6.6).

На рис. 6.4 представлены инструменты-долбяки насадного типа (в) и с конусом Морзе (г).

При обработке заготовок на зубодолбежных станках используется метод обката, когда режущий инструмент 1 и заготовка 2 обкатываются подобно звеньям зубчатой передачи (рис. 6.4, а). Если бы заготовка была пластичной, то долбяк выдавил бы впадины. Для удаления металла с заготовки по всему контуру торца затачивают режущие кромки. Инструменту сообщают возвратно-поступательное движение и согласованное с заготовкой вращение. Цилиндрические колеса можно нарезать и режущей рейкой (рис. 6.4, б).

Рис. 6.4. Строгание зубьев шестерен:

а — долбяком; б — гребенкой; в — долбяк насадной; г — долбяк с конусом Морзе; д — долбление зубьев внутреннего зацепления К методам строгания относятся технологии протягивания. Протягивание многолезвийным режущим инструментом (протяжка) при его поступательном движении относительно неподвижной заготовки (главное движение) — высокопроизводительный метод обработки фасонных внутренних и наружных поверхностей, обеспечивающий высокую точность формы и размеров обрабатываемой поверхности.

Протягивание заключается в том, что каждый из многочисленных зубьев протяжки срезает с обрабатываемой поверхности стружку небольшой толщины. Это возможно потому, что размер каждого последующего зуба протяжки больше предыдущего. Таким образом, при относительно большом ходе инструмента с заготовки срезается значительный слой припуска (напуска).

Рис. 6.5. Станок долбежный одностоечный:

а — общий вид; б — устройство: 1 — станина; 2 — ручной привод продольной подачи стола; 3 — ручной привод поворота стола; 4 — ручной привод поперечной подачи стола; 5 — стол; 6 — заготовка; 7 — инструмент-долбяк;

8 — резцедержатель; 9 — ползун.

Рис. 6.6. Станок долбежный двухстоечный YK (М) 51 250 с ЧПУ:

диаметр заготовки до 2800 мм; модуль до 20; ширина венца колеса до 400 мм По характеру обрабатываемых поверхностей протяжки делят на две основные группы: внутренние и наружные. Внутренними протяжками обрабатывают шлицевые и многогранные поверхности, шпоночные пазы, а наружными — полузамкнутые и открытые поверхности. Некоторые элементы деталей машин (шлицевые отверстия, шпоночные пазы, многогранные и фасонные отверстия и др.) практически можно выполнить только строганием и использованием протяжек. В некоторых случаях целесообразно обрабатывать протягиванием наружные элементы (лыски, зубья шестерен, пазы, рифления). Протяжками обрабатывают все виды материалов, допускающих обработку резанием.

По форме сечения различают круглые, шлицевые, 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.

На рис. 6.7 представлена протяжка для обработки цилиндрических отверстий. Замковая часть (хвостовик) служит для закрепления протяжки в патроне тянущего устройства станка; шейка /₂ — для соединения замковой части с передней направляющей частью; передняя направляющая часть /₃ вместе с направляющим конусом — для центрирования в обрабатываемой заготовке в начале резания. Режущая часть /₄ состоит из режущих зубьев, высота которых последовательно увеличивается на толщину срезаемого слоя. Калибрующая часть 1₅ состоит из калибрующих зубьев, форма и размеры которых соответствуют форме и размерам последнего режущего зуба, и предназначена для придания обработанной поверхности окончательных размеров, необходимой точности и шероховатости. 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 продольные стружкоделительные канавки. Передние и задние углы протяжки измеряют в плоскости, перпендикулярной к главной режущей кромке (рис. 6.8). Передний угол у выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала, задний угол, а — в зависимости от требуемой точности обработки.

Шаг режущих зубьев t_p протяжки определяют в зависимости от длины протягиваемой поверхности, при этом исходят из того, что в резании должно участвовать не менее трех зубьев.

Рис. 6.7. Элементы круглой протяжки

Рис. 6.8. Геометрия зуба протяжки

С помощью протягивания обрабатывают следующие поверхности.

1. Цилиндрические отверстия протягивают после сверления, растачивания или зенкерования. 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. 6.9, а). Заготовка в этом случае может устанавливается по оси протяжки. В тех случаях, когда торец детали обработан, то опора делается жесткой.

• 2. Многогранные отверстия (треугольные, квадратные и т. п.) протягивают многогранными протяжками. Исходным профилем является круглое отверстие. На рис. 6.9, б приведена схема протягивания квадратного отверстия.
• 3. Шлицевые отверстия различного профиля протягивают многошлицевыми протяжками, формирующими одновременно весь профиль отверстия. На рис. 6.9, в приведена схема протягивания прямых шлицев. Винтовые шлицы протягивают протяжкой, режущие зубья которой расположены по винтовой линии, в приспособлении, обеспечивающем дополнительное вращение протяжки (рис. 6.9, г) или заготовки.
• 4. Шпоночные пазы протягивают протяжками, форма зубьев которых в поперечном сечении соответствуют профилю протягиваемого паза. Шпоночные пазы протягивают плоской шпоночной протяжкой (рис. 6.9, б) с применением направляющей втулки 3. Вдоль всей втулки прорезают прямоугольный паз, который является направляющим для протяжки.
• 5. Наружные поверхности различной геометрической формы с прямолинейной образующей протягивают на вертикально-протяжных станках для наружного протягивания, а также на станках непрерывной обработки конвейерного типа (рис. 6.9, з, рис. 6 10).

На специальных протяжных станках можно обрабатывать наружные поверхности заготовок формы тел вращения плоскими (рис. 6.9, ж) и дисковыми (рис. 6.9, з) протяжками. В обоих случаях заготовке сообщают круговую подачу. Плоская протяжка имеет главное движение — поступательное, дисковая — вращательное вокруг своей оси.

Режимы резания. Скорость резания при протягивании — это скорость поступательного движения V протяжки относительно заготовки. Скорость резания лимитируется условиями получения обработанной поверхности высокого качества и ограничивается технологическими возможностями протяжных станков. Обычно V — 8^-15 м/мин.

Подача при протягивании как самостоятельное движение инструмента или заготовки отсутствует. За величину подачи S_z, 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.

Рис. 6.9. Схемы обработки заготовок на протяжных станках:

1 — заготовка; 2 — протяжка; 3 — направляющая втулка.

Рис. 6.10. Схемы наружного протягивания:

2 — деталь; 2 — протяжка (инструмент); 3 — срезаемый слой металла: V_p — направление рабочего хода инструмента К прогрессивным технологиям строгания (протяжки) можно отнести и процессы фрезопротягивания и кругодиагонального протягивания.

Фрезопротягивание одной из впадин заготовки зубчатого колеса 2 осуществляется за один оборот диска 1, на периферии которого расположены блоки резцов для чернового и чистового резания (рис. 6.11). Диск вращается с равномерной угловой скоростью, а заготовка перемещается из положения I в положение II, а затем перемещается в противоположном направлении из положения II в положение III, и, наконец, в исходное положение I.

Кругодиагональное протягивание зубчатых колес производится устройством, которое состоит из корпуса 1 с закрепленными по его периферии режущими элементами 4. В процессе протягивания протяжка вращается с равномерной угловой скоростью и резцы 4 постепенно прорезают впадину зуба колеса периферийными кромками, причем каждый последующий зуб располагается выше предыдущего. Чистовая протяжка производится резцами 5 ползуна 2, который перемещается специальным механизмом в сторону заготовки.

Рис. 6.11. Инструменты для фрезопротягивания прямозубых и косозубых зубчатых колес (а) и кругодиагонального протягивания зубчатых колес (б):

а — фрезопротягивание: цикл 1 — черновое протягивание на всю глубину впадины; цикл 2 — завершение черновой протяжки при встречном фрезеровании;

цикл 3 — чистовая обработка; цикл 4 — чистовое протягивание при попутной подаче заготовки; цикл 5 — поворот заготовки на один зуб; б — кругодиагональное протягивание: 1 — корпус; 2 — ползун; 3 — заготовка; 4 — блок резцов чернового протягивания; 5 — блок резцов (на ползуне) чистовой протяжки.

Тесты

• 6.1. При строгании режущий инструмент совершает движение: а) вращательное; б) поступательное прямолинейное.
• 6.2. Какой вид лезвийного инструмента используется при строгании: а) фреза;
• б) протяжка; в) резец; г) зенкер.
• 6.3. Конструкция какой детали, обрабатываемой строганием, является технологичной: а) пазы, обрабатываемые строганием, являются сквозными; б) пазы, обрабатываемые строганием, являются несквозными.