Артель

Протягивание металла в металлообработке: технология, особенности и применение

Содержание статьи:

Протягивание (или протяжка металла) — это один из самых эффективных методов обработки металлов резанием, который используется для получения точных и чистых отверстий, пазов и других сложных профилей. Эта технология широко применяется в машиностроении, авиастроении, автомобилестроении и других отраслях, где требуется высокая точность и качество поверхности.

В сфере металлообработки точность и эффективность имеют первостепенное значение. Одним из процессов обработки, который является примером этих качеств, является протягивание металла.

Протягивание — это универсальный и высокоэффективный процесс резки металла, используемый для создания замысловатых форм и точных внутренних элементов в различных заготовках. В этой статье рассматриваются основы процесса протяжки, протяжные станки, их применение, типы и основные компоненты.

Протягивание металла в металлообработке: технология, особенности и применение

Что такое протягивание металла?

Протягивание — это метод механической обработки, при котором резец-протяжка продвигается по поверхности заготовки, удаляя слой материала и формируя нужный профиль.

Протяжка металла — это высокоточный метод механической обработки, при котором используется специальный многозубый инструмент (протяжка) для создания сложных профилей с минимальными допусками. Этот процесс применяется для обработки внутренних и наружных поверхностей, включая:

Протягивание особенно эффективно в крупносерийном производстве, поскольку обеспечивает высокую скорость обработки и стабильное качество деталей.

Основные особенности:

Протягивание — это процесс обработки, который заключается в удалении материала с помощью специального инструмента, называемого протяжкой. Протяжка представляет собой многозубый режущий инструмент, размер которого постепенно увеличивается, что позволяет ему резать различные части заготовки за один проход. Этот процесс особенно эффективен для изготовления внутренних шпоночных пазов, шлицев и других сложных форм с высокой точностью.

Принцип работы и устройство протяжки

Конструкция протяжки

Протяжка представляет собой длинный режущий инструмент с последовательно расположенными зубьями, каждый из которых удаляет тонкий слой металла. Инструмент состоит из трех основных зон:

  1. Черновая зона – грубая обработка (удаление основного объема материала).
  2. Получистовая зона – подготовка поверхности к финишной обработке.
  3. Чистовая зона – окончательная доводка размеров и шероховатости.

Как работает протягивание?

Основные элементы процесса протяжки

ЭлементОписание
ПротяжкаМногоступенчатый режущий инструмент с рядом зубьев разной высоты
ЗаготовкаОбрабатываемый материал (металл или сплав)
Станок протяжнойСпециальное оборудование для протягивания (горизонтальное или вертикальное)
Направляющие втулкиОбеспечивают точность и плавность движения инструмента

  1. Протяжка: Протяжка — это длинный, тонкий инструмент с множеством зубьев, являющийся центральным компонентом процесса протяжки. Он предназначен для постепенного вырезания нужной формы в заготовке.
  2. Заготовка: Материал, который подвергается процессу протяжки. Он может быть изготовлен из различных металлов, включая сталь, алюминий или латунь.
  3. Протяжной станок: Оборудование, отвечающее за процесс протяжки. Протяжной станок надежно удерживает заготовку и облегчает движение протяжки по материалу.
  4. Приспособление: Устройство, используемое для фиксации заготовки на месте во время операции протяжки. Приспособления обеспечивают стабильность и точность в процессе резки.
  5. СОЖ: Для уменьшения трения, отвода тепла и повышения общей эффективности процесса при протяжке часто используется смазочно-охлаждающая жидкость.

Технология протягивания

Этапы процесса протяжки:

  1. Подготовка заготовки
    • Сверление или предварительное отверстие
  2. Установка протяжки
    • Центрирование и закрепление
  3. Протягивание
    • Продольное движение инструмента через отверстие
  4. Контроль качества
    • Измерение диаметра, шероховатости и точности

Конструктивные особенности протяжек

Модульные и сборные протяжки

Для крупногабаритных инструментов применяют сборные конструкции, которые позволяют:

Материалы изготовления

Исключение: Для обработки чугуна иногда используют твердосплавные протяжки.

Этапы технологического процесса протяжки

Настройка и установка

Перед началом операции протяжки очень важна тщательная настройка. Заготовка надежно фиксируется на месте с помощью приспособления на протяжном станке. Правильное выравнивание необходимо для обеспечения точности конечного изделия.

Выбор протяжки

Выбор правильной протяжки — очень важное решение. Протяжки бывают разных форм и размеров, и выбор подходящей зависит от желаемых характеристик и материала заготовки.

Процесс протяжки

Протяжка аккуратно проводится по заготовке, отрезая материал при каждом проходе. Часто этот процесс выполняется за один проход, что делает его высокоэффективным. Режущее действие может быть линейным или вращательным, в зависимости от типа протяжного станка и используемой протяжки.

Контроль

После протяжки заготовка подвергается тщательному осмотру, чтобы убедиться в соблюдении требуемых спецификаций и допусков. На этом этапе можно внести любые необходимые коррективы.

Ограничения и требования к заготовкам

Несмотря на универсальность, протяжка подходит не для всех случаев. Основные ограничения:

Геометрические требования

Ограничения по материалам

Лучше всего протягиваются:

Сложные для протяжки материалы:

Классификация протяжек

По направлению движения:

По типу конструкции:

По области применения:

Геометрические параметры протяжек

Подъем на зуб (RPT)

Важнейший параметр, определяющий:

Типичные значения RPT:

Углы режущей части

Стружколомы

Специальные канавки на зубьях, которые:

Специальные типы протяжек

Полирующие протяжки

Особенности:

Прецизионные протяжки

Используются для:

Рекомендации по выбору протяжек

  1. Для массового производства — сборные конструкции
  2. Для твердых материалов — HSS с покрытием TiN
  3. Для чистовой обработки — полирующие протяжки
  4. Для сложных профилей — комбинированные инструменты

Виды протяжки

Внутренняя протяжка

Используется для обработки отверстий:

Внутреннее протягивание направлено на создание точных внутренних элементов в заготовке. Оно является высокоэффективным, обеспечивая исключительную точность и аккуратность при создании внутренних элементов, что очень важно для различных отраслей промышленности, таких как автомобильная, аэрокосмическая и машиностроительная. Метод внутреннего протягивания значительно сокращает необходимость в нескольких операциях обработки, предлагая рациональное и экономически эффективное решение для создания сложных внутренних геометрических форм с жесткими допусками.

Наружная протяжка

Применяется для обработки внешних поверхностей:

В отличие от внутреннего протягивания, которое направлено на обработку внутренних элементов, внешнее протягивание предполагает срезание материала с внешней поверхности заготовки с помощью специализированного протяжного инструмента. Этот процесс позволяет создавать плоские поверхности, контуры или другие внешние профили с высокой точностью за один проход.

Протяжка, оснащенная режущими кромками или зубьями, осторожно направляется вдоль внешней поверхности заготовки, постепенно снимая материал для формирования нужной формы. Внешнее протягивание является высокоэффективным и идеально подходит для задач, требующих точной обработки внешних элементов, способствуя улучшению функциональности и посадки деталей в таких отраслях, как автомобильная, аэрокосмическая и общее машиностроение.

Дисковые и цепные протяжки

Используются для обработки крупногабаритных деталей (например, турбинных лопаток).

Вращающееся протягивание

Ротационное протягивание — это специализированный процесс обработки, который предполагает одновременное вращение режущего инструмента и заготовки. В отличие от традиционного линейного протягивания, при котором протяжка движется линейно через заготовку, ротационное протягивание придает вращательное движение и протяжке, и заготовке. Этот процесс позволяет эффективно создавать замысловатые формы за один проход протяжки.

Ключевым компонентом ротационного протягивания является инструмент для ротационного протягивания, который обычно имеет многоугольную или контурную форму. Инструмент предназначен для создания определенных форм, таких как шестиугольники, квадраты или другие многоугольники, а также может быть настроен для создания более сложных форм, таких как зубчатые колеса или шлицы. Ротационное протягивание имеет ряд преимуществ, включая однопроходную операцию, повышенный срок службы инструмента и общую универсальность.

Поверхностное протягивание

Протягивание поверхности используется для резки плоских поверхностей на заготовке. Оно обычно используется в тех случаях, когда необходима гладкая и точная обработка.

Тянущее протягивание

Протягивание подразумевает приложение силы к протяжному инструменту в направлении, противоположном направлению реза, и протягивание протяжки через заготовку. Этот метод более распространен и широко используется в вертикальных протяжных станках. Протяжки обычно оснащены гидравлической или механической системой, которая тянет протяжку вниз или вертикально через заготовку, закрепленную на прочном приспособлении или рабочем столе.

Толкающее протягивание

При толкающем протягивании, с другой стороны, сила прикладывается в том же направлении, что и при резании. При этом методе протяжка проталкивается через заготовку вверх или вперед. Толкающие протяжки менее распространены и часто используются в специализированных областях. Они прикладывают усилие снизу заготовки, чтобы продвинуть протяжку вверх.

Шпоночное протягивание

Протягивание шпоночных пазов специально разработано для нарезания шпоночных пазов — пазов, в которые помещаются ключи или другие сопрягаемые компоненты.

Сравнение с другими методами металлообработки

МетодТочностьСкоростьЭкономичность
ПротяжкаВысокаяОчень быстраяДа (для серий)
ФрезерованиеСредняяСредняяНет (дорогая оснастка)
ШлифованиеОчень высокаяМедленнаяНет (высокие затраты)

Преимущества и недостатки протягивания

ПреимуществаНедостатки
Высокая точность и чистота обработкиВысокая стоимость протяжек
Одновременная обработка нескольких элементовНеобходимость в специализированном оборудовании
Минимальные усилия при серийном производствеОграниченность формы (только линейное протягивание)

Высокая точность

Прошивка известна своей способностью создавать высокоточные и сложные формы с жесткими допусками. Однопроходная операция сводит к минимуму вероятность суммарных ошибок, что обеспечивает высочайшую точность.

Эффективность

Эффективность протяжки заключается в ее способности выполнять сложные операции за один проход. Это сокращает время обработки, повышает производительность и снижает производственные затраты.

Универсальность

Протягивание — это универсальный процесс, подходящий для обработки широкого спектра материалов, включая металлы, пластики и композиты. Он может применяться в различных отраслях промышленности, таких как автомобильная, аэрокосмическая и обрабатывающая.

Финишная обработка поверхности

Процесс протягивания часто обеспечивает превосходную чистоту поверхности, снижая необходимость в дополнительных операциях отделки. Это особенно полезно в тех случаях, когда гладкая поверхность имеет решающее значение.

Где применяется технология протягивания?

Протягивание металла активно применяется в:

Автомобильная промышленность

Протягивание широко используется в автомобильной промышленности для производства таких компонентов, как шестерни, валы, оси и шлицевые валы. Точность и эффективность протяжки делают ее идеальной для производства деталей сложной формы, необходимых в автомобилестроении.

Аэрокосмическая промышленность

В аэрокосмической промышленности, где точность и надежность имеют первостепенное значение, протяжка используется для создания таких компонентов, как лопатки турбин, детали двигателей и аэрокосмические шестерни.

Производство медицинского оборудования

Протягивание используется в производстве медицинских инструментов и имплантатов, где требуется высокая точность. Этот процесс обеспечивает создание сложных компонентов с жесткими допусками.

Производство огнестрельного оружия

В производстве огнестрельного оружия протяжка обычно используется для создания таких элементов, как нарезка в стволах. Точность процесса протяжки имеет решающее значение для точности и производительности огнестрельного оружия.

Сложности и трудности процесса протяжки

Износ инструмента

Режущие зубья протяжки могут со временем изнашиваться, что влияет на качество реза. Для устранения износа инструмента и обеспечения стабильной работы необходимо регулярное техническое обслуживание и контроль.

Высокие первоначальные затраты

Хотя протяжка обеспечивает долгосрочную экономию средств за счет своей эффективности, первоначальные затраты на установку, включая покупку протяжных станков и инструментов, могут быть относительно высокими.

Ограничение по внутренним формам

Несмотря на высокую эффективность для внутренней обработки, протяжка не подходит для резки внешних форм. Для таких целей могут потребоваться другие процессы обработки.

Будущие тенденции в области протяжки

Использование передовых материалов

Поскольку промышленность продолжает исследовать и внедрять передовые материалы, процесс протяжки, вероятно, будет развиваться с учетом этих изменений. Могут быть разработаны новые материалы инструментов и покрытия для повышения эффективности протяжки экзотических материалов.

Автоматизация

Интеграция автоматизации и робототехники в производственные процессы является растущей тенденцией. Протяжные станки могут стать более автоматизированными, что приведет к повышению точности и снижению трудозатрат. Процесс обработки с ЧПУ может быть использован для протяжки благодаря новым технологиям автоматизации.

Проектирование и моделирование

Развитие технологий моделирования и симуляции может позволить производителям оптимизировать процесс протяжки в цифровом формате, сократить потребность в физических прототипах и минимизировать ошибки.

Оборудование для протяжки

Тип протяжного станкаПрименениеОсобенности
ГоризонтальныйВнутренние и наружные поверхностиБольшая длина протяжки
ВертикальныйПреимущественно отверстияКомпактный, удобен в цехах
УниверсальныйРазные типы заготовокГибкость при мелкосерийном производстве

Общая характеристика протяжных станков

Протяжные станки представляют собой специализированное оборудование для высокоточной обработки металлов. Их ключевые особенности:

Классификация протяжных станков

1. По направлению рабочего движения

Вертикальные протяжные станки

Основное применение: Обработка внутренних поверхностей, пазов и шлицев в крупносерийном производстве.

Горизонтальные протяжные станки

Основное применение: Специальные операции, требующие особой компоновки.

2. По типу привода

Тип приводаХарактеристикиПреимуществаНедостатки
ГидравлическийПлавное движение, точное управлениеВысокое усилие, надежностьТребуется обслуживание гидросистемы
МеханическийПростая конструкцияЭнергоэффективностьОграниченное усилие

3. По степени автоматизации

Современные тенденции в протяжных станках

  1. Доминирование вертикальных станков (90% рынка)
  2. Рост автоматизации (интеграция с ЧПУ)
  3. Увеличение мощности при компактных размерах
  4. Специализация под конкретные задачи:
    • Обработка авиационных компонентов
    • Производство автомобильных деталей
    • Изготовление точных инструментов

Рекомендации по выбору протяжного станка

  1. Для массового производства — вертикальные автоматические станки
  2. Для специальных операций — горизонтальные станки
  3. Для точных работ — гидравлические станки с ЧПУ
  4. Для ремонтных мастерских — компактные вертикальные модели

Виды протяжных станков

Протяжные станки — это специализированные инструменты, используемые для выполнения процесса протяжки, который заключается в вырезании точных форм или элементов в заготовках. Существует несколько типов протяжных станков, каждый из которых предназначен для решения конкретных задач и различается по механизму работы:

Вертикальные протяжные станки

Существует два типа вертикальных протяжных станков:

Горизонтальные протяжные станки

Существует два типа горизонтальных протяжных станков:

Ротационные протяжные станки

Специализированные протяжные станки

Протяжные станки непрерывного действия

Непрерывное протягивание — это специализированная форма протяжки, которая предполагает непрерывное и беспрерывное движение заготовки через протяжной станок.

Комбинированные протяжные станки

Комбинированные вертикальные и горизонтальные станки: Эти универсальные станки предлагают возможности как вертикального, так и горизонтального протягивания, что позволяет расширить спектр возможностей обработки в рамках одной системы.

Каждый тип протяжного станка имеет свои преимущества и подходит для конкретного применения в зависимости от таких факторов, как размер и форма заготовки, требуемые допуски, объем производства и сложность операции обработки. Выбор протяжного станка зависит от конкретных требований производственного процесса и желаемого результата.

Материалы, обрабатываемые методом протяжки

Металл/сплавПротягиваемость
Сталь (углеродистая)Отличная
ЧугунХорошая
АлюминийОтличная
ТитанСложная, требует спец. инструмент
Нержавеющая стальСредняя

Материалы, используемые при протяжке, зависят как от протяжного инструмента, так и от обрабатываемой заготовки. Протяжные инструменты, являющиеся режущими инструментами, обычно изготавливаются из твердых и износостойких материалов, чтобы выдерживать усилия, возникающие в процессе резания.

Материал заготовки, с другой стороны, может сильно варьироваться в зависимости от отрасли и области применения. Вот распространенные материалы, используемые при протяжке:

Виды протяжных инструментов

Протяжки или протяжные инструменты бывают различных форм и типов, каждый из которых предназначен для определенных целей и требований к резанию. Ниже приведены некоторые распространенные формы и типы протяжных инструментов, хотя в обрабатывающей промышленности широко используются и индивидуальные протяжки.

Протяжки для шпоночных пазов

Квадратные протяжки

Шестигранные протяжки

Круглые протяжки

Шлицевые протяжки

Протяжки «ласточкин хвост»

Внутренние протяжки

Внешние протяжки

Поверхностные протяжки

Протяжки для зубчатых колес с внутренним зацеплением

Протяжки с засечками:

Конические протяжки

Овальные протяжки

Это лишь несколько примеров, и разнообразие форм протяжек отражает широкий спектр применений и потребностей в обработке в различных отраслях промышленности. Выбор конкретного типа протяжки зависит от таких факторов, как желаемая функция, материал заготовки и специфические производственные требования.

Заточка и обслуживание протяжек

Заточка протяжек имеет решающее значение для поддержания эффективности, точности и долговечности этих режущих инструментов. Вот основные причины, по которым заточка протяжек важна:

Точность и аккуратность

Острая протяжка обеспечивает точность режущих зубьев и точное формирование намеченных форм или элементов на заготовке. Тупые или изношенные зубья протяжки могут привести к неточностям, плохой обработке поверхности или отклонениям от требуемых размеров, что снижает качество обрабатываемых деталей.

Увеличение срока службы инструмента

Регулярная заточка устраняет износ и повреждения режущих кромок протяжек, продлевая их срок службы. Правильное обслуживание путем заточки помогает предотвратить преждевременный выход инструмента из строя и обеспечивает стабильную работу при многократном использовании.

Эффективное резание

Острые протяжки снижают силы резания и тепловыделение при обработке, повышая эффективность резания. Такая эффективность не только повышает скорость процесса обработки, но и сводит к минимуму риск повреждения заготовки из-за чрезмерного нагрева или усилия.

Последовательность обработки

Постоянно острая протяжка обеспечивает постоянство и однородность обработанных поверхностей и размеров. Это очень важно для поддержания жестких допусков и соблюдения спецификаций в партиях обрабатываемых деталей.

Экономия затрат

Регулярно затачиваемые протяжки способствуют экономии средств за счет снижения частоты замены инструмента. Максимально увеличивая срок службы протяжек за счет заточки, компании могут сократить расходы на инструмент в долгосрочной перспективе.

Требования безопасности

Тупые или неправильно заточенные протяжки могут представлять угрозу безопасности из-за увеличения силы резания, возможного проскальзывания заготовки и нестабильного поведения при обработке. Сохранение остроты протяжек помогает поддерживать более безопасную рабочую среду.

В целом, заточка протяжек является одним из основных аспектов их обслуживания и вносит значительный вклад в качество, эффективность и безопасность процесса протяжки в металлообрабатывающей промышленности.

Советы специалистов Артель по оптимизации процесса протяжки

Заключение

Метод протягивания металла — это высокоточный и производительный способ обработки, позволяющий добиваться качества, невозможного при других методах. Благодаря автоматизации и современной оснастке, протяжка остаётся незаменимой в серийном и массовом производстве.

Если вы занимаетесь токарными работами, механообработкой или проектированием производства, внедрение технологии протягивания может существенно повысить эффективность, точность и производительность вашего цеха.

Процесс кузнечной протяжки является свидетельством изобретательности и точности, достижимых в современной металлообработке. Его универсальность, эффективность и способность создавать сложные формы делают его ценным активом в различных отраслях промышленности, от автомобильной до аэрокосмической.

По мере развития технологий будущее протяжки металла открывает захватывающие возможности, обещая дальнейшее повышение точности, автоматизации и совместимости материалов.

Exit mobile version