Т 12 Обробка на стругальних, довбальних і протяжних верстатах

На стругальних верстатах обробляють вертикальні, горизонтальні і похилі площини, канавки різного профілю, фасонні поверхні. При струганні інструмент і заготовка зворотно-поступально переміщаються відносно один одного. У поперечно-стругальних верстатів головний рух різання надається інструменту (різцю), а рух подачі передається на заготовку (дивися схему). У поздовжньо-стругальних верстатів рух різання надається заготовці, а рух подачі – різцю.

При струганні зрізання припуску відбувається під час робочого ходу, а під час зворотного ходу заготовка або різець повертаються в початкове положення. Переміщення заготовки або інструменту на величину подачі в поперечному напрямі здійснюється в кінці холостого ходу, коли інструмент не навантажений. Для скорочення часу циклу при струганні швидкість холостого ходу більше швидкості робочого ходу.

При струганні сили різання діють на різець тільки в період робочого ходу. В період холостого ходу різець охолоджується, що підвищує його стійкість. Кожне врізання при струганні супроводжується ударним навантаженням, значення якого залежить від швидкості різання, поперечного перерізу шару, що зрізується, геометричних параметрів різця і міцності оброблюваного матеріалу. Внаслідок цього стругальний різець повинен бути масивним і мати кут загострення більше, ніж токарні різці.

До верстатів стругальної групи відносяться і довбальні верстати. У довбальних верстатів різець здійснює зворотно-поступальний рух у вертикальній площині. Рух різця вниз є робочим, а вгору – допоміжним ходом. Рух подачі здійснюється заготовкою і може бути повздовжнім, поперечним і круговим. Подача як при довбанні, так і при струганні, є подачею на подвійний хід (мм/подвійний хід). Глибина різання t вимірюється в напрямі, перпендикулярному обробленій і оброблюваній поверхням. Швидкість різання повинна бути невеликою, оскільки зворотно-поступальне переміщення великих мас викликає великі інерційні сили.

Елементи режиму різання

Глибина різання визначається припуском на обробку і видом обробки. Звичайно вибирають при чорновій обробці t = 5-7 мм; при напівчистовій t = 1-2 мм, а при чистовій t = 0,2-1,0 мм. Подача вибирається залежно від вимог до шорсткості поверхні. При чорновій обробці сталі і чавуна S може бути до 5мм/подв.хід. При напівчистовій обробці S = 0,25-1,2мм/подв.хід. При чистовому струганні широким різцем при j₁ = 0⁰, з глибиною різання t < 0,1 мм приймаються подачі до 20мм/подв.хід і більше. При цьому забезпечується шорсткість обробленої поверхні порядку R_a=0,63, що може замінити шабрування площини.

Швидкість різання визначається ріжучими властивостями інструменту і обмежується умовами обробки: оброблюваним матеріалом, інструментальним матеріалом, жорсткістю системи та ін. На сучасних стругальних і довбальних верстатах швидкість різання 0,1-0,6 м/с.

Швидкість різання, що допускається верстатом при струганні, розраховують за формулою: , м/хв., де К – число подвійних ходів за хвилину; – відношення швидкості робочого ходу до швидкості холостого ходу (в середньому m = 0,75); L – довжина ходу столу (повзуна), мм.

Довбальний різець має великий виліт, і тому державка повинна бути міцною.

Конструктивні особливості стругальних і довбальних різців

Для запобігання заклинювання при різанні стругальні різці рекомендується робити відігнутими. Сила різання згинає різець навколо точки О, і прямий різець може занурюватися в оброблювану заготовку. При відігнутому різці цього не відбувається, оскільки радіус вигину R рівний вильоту різця h. Різці для стругальних верстатів виготовляють з швидкоріжучих сталей і твердих сплавів. Розміри і кутові параметри стругальних різців вибирають за ГОСТами.

Геометричні параметри стругальних і довбальних різців ті ж, що і токарних: передній кут g, задній кут a, головний кут в плані j, допоміжний кут в плані j₁ і кут нахилу головної ріжучої кромки l. Значення кутів залежно від умов різання знаходяться в межах: g = -15…+20⁰; a = 6…16⁰; j = 20...70⁰; j₁ = 0…15⁰; l = 6…20⁰. Кут l найбільш важливий в стругальних різцях для збереження їх вершини, зменшення дії удару і для плавності входу різця в заготовку.

Обробка на протяжних верстатах

Протягування – механічна обробка внутрішніх і зовнішніх поверхонь з прямолінійною твірною за допомогою багатолезового ріжучого інструменту - протяжок, прошивок. Протягування проводиться на протяжних верстатах вертикальної і горизонтальної компоновки. Головний рух при протягуванні – поступальний рух протяжки. Заготовка при цьому нерухома. За допомогою протяжок одержують отвори круглого, квадратного, шестигранного поперечного перерізу, шліцьові і фасонні отвори складного профілю. Попереднє виготовлення отворів свердленням. Частіше всього протяжки застосовують для калібрування внутрішніх отворів високої точності.

При протягуванні відсутній рух подачі Д_s. Значення подачі закладено в конструкції інструменту. Розмір кожного подальшого ріжучого елемента протяжки більше попереднього на величину, чисельно рівну S_z – подачі на зуб. Кожний зуб протяжки, на відміну від зуба фрези, тільки один раз бере участь в обробці даної заготовки. Одночасно в роботі знаходиться 3-6 зубів.

Існує два види протягування: вільне і координатне. При вільному протягуванні забезпечуються розмір профілю і мала шорсткість отвору. При координатному витримується ще і розмір профілю відносно базових поверхонь заготовки.

При внутрішньому вільному протягуванні заготовку 2 із заздалегідь обробленим отвором базують поверхнею торця на опорній плиті 1 протяжного верстата.

Внутрішня протяжка має наступні складові частини: хвостовик із замковою частиною 8, перехідний конус 3, передню направляючу 7, ріжучу частину 6, яка зрізає основний припуск, калібруючу частину 5 і задню направляючу 4, необхідну для запобігання провисання протяжки і підтримувану на початку різання люнетом. Всі протяжки працюють на розтягування, оскільки сила Р прикладається до замкової частини.

Якщо сила прикладається до задньої частини протяжки, такий метод називається прошиванням, а інструмент – прошивкою. Прошивка працює на стиснення і повздовжній згин. Довжина прошивки не повинна перевищувати 15-кратного діаметра.

При протягуванні зовнішніх поверхонь протяжка не має направляючих. Вона жорстко закріплюється на каретці протяжного верстата 1, а заготовка жорстко закріплюється на столі верстата 2(дивися схему).

При протягуванні застосовують профільну, генераторну і прогресивну схеми зрізання припуску.

При профільній схемі геометрична форма всіх зубів подібна профілю остаточно обробленої поверхні заготовки. Така схема має обмежене застосування внаслідок складності виготовлення профільних протяжок. По цій схемі працюють круглі протяжки.

При генераторній схемі перший зуб протяжки має круглу форму, всі подальші зуби мають також круглу форму у вигляді частин кіл – дуг. Протяжки, що працюють за генераторною схемою прості у виготовленні.

Квадратні, багатогранні, координатні протяжки виготовляють по генераторній схемі. Для зменшення сили різання в порівнянні з генераторною застосовують прогресивну схему різання. Ця схема передбачає розділення шару, що зрізується, на декілька шарів з великим припуском на зуб. При цьому зрізується вузька стружка. Стійкість такої протяжки в 2 рази вище від генераторної, але вона складніша у виготовленні. В якості ЗОР при протягуванні використовують емульсію, а також суміш гасу з маслом.

Елементи режиму різання при протягуванні

Визначення режимів різання при протягуванні зводиться до призначення швидкості різання, оскільки товщина a і ширина b шару, що зрізується, обумовлена конструктивними розмірами протяжки. Швидкість відносного переміщення протяжки і заготовки в головному робочому русі є швидкістю різання. Швидкість різання звичайно V = 3-20 м/хв. Протяжками з твердим сплавом в 3-4 рази більша. При конструюванні профільної протяжки задається S_z = 0,015-0,08 мм/зуб, а при прогресивній схемі різання S_z = 0,15-0,35мм/зуб (залежно від оброблюваного матеріалу). Ширина шару b, що зрізується, вимірюється вздовж ріжучої кромки. У круглих протяжок ширина різання рівна довжині кола.

Площа поперечного перерізу стружки на один зуб: для шпонкової протяжки , для круглої , для багатошліцьової , де ; b – ширина шліца; n – кількість шліців; D – діаметр протяжки. Сумарна площа шару, що зрізується, , де z_i – число зубів, що одночасно беруть участь в різанні.

Сила різання при протягуванні рівна сумі сил різання зубів, що беруть участь в процесі зняття припуску. Сила, діюча на кожний зуб протяжки, може бути розкладена на Р_z – осьову складову сили різання, направлену вздовж осі і Р_у - нормальну складову сили різання, направлену перпендикулярно до осі протяжки. Сумарна складова Р_z (H), направлена у бік, протилежний руху протяжки, представляє силу різання: , де F_y – сила різання, що припадає на одиницю довжини ріжучої кромки зуба (питома сила різання); ∑B_i – сумарна довжина ріжучих кромок, що одночасно беруть участь в різанні. Питома сила різання F_y змінюється в широких межах залежно від оброблюваного матеріалу: від 60 Н/мм для м'яких матеріалів до 900 Н/мм для твердих матеріалів.

Протяжки розраховують на розрив по найменшому перерізу (Па): , де F – площа поперечного перерізу протяжки, м². Ефективна потужність різання при протягуванні: (Вт), де v – швидкість різання при протягуванні: , де С_v – коефіцієнт, що характеризує умови різання; Т – стійкість інструменту в хв., S_z – подача на зуб в мм. Значення С_v і показників степеня m і у наводяться в довідниковій літературі.

Кутові параметри ріжучих зубів

Передній кут g вибирають для ріжучих і калібруючих зубів 5-10⁰. Задній кут a для ріжучих зубів внутрішніх протяжок a = 2-4⁰, а для калібруючих a = 1-1,5⁰. Для зовнішніх протяжок a = 7-10⁰ для ріжучих і a = 3⁰-4⁰ для калібруючих зубів.

При ширині шару, що зрізується, більше 6 мм для протяжок, що працюють за профільною схемою різання, на ріжучих лезах роблять стружкороздільні канавки в шаховому порядку по всьому ряду ріжучих зубів. Ширина канавок залежно від ширини зуба b_к = 0,8-1,5 мм, висота канавки h = 0,4-1,0 мм.

Протяжки можуть виготовлятися суцільними і з приварними хвостовиками. Суцільними виготовляють протяжки із сталі ХВГ і швидкоріжучої з діаметром до 18 мм. Робоча частина протяжки виконується із сталі ХВГ, швидкоріжучих сталей і твердих сплавів. У спеціальних протяжок, оснащених ріжучими пластинками, останні можуть виконуватися з швидкоріжучих сталей, твердих сплавів і мінералокераміки.

Стійкість протяжок знаходиться в широких межах і складає від 20 до 270 хвилин. Знос по задній поверхні h_з = 0,15-0,3 мм Стійкість, подача на зуб і швидкість різання пов'язані залежністю: , де значення коефіцієнта С_T і показників степенів n і у приводяться в таблицях залежно від матеріалу заготовки і режимів різання. Номінальне тягове зусилля протяжних верстатів від 25 кН до 980 кН (від 2,5 до 98 тонн).