Разница между Push Broaching и вытащить методы брокировки

Брошинг — это высокоточный процесс обработки, используемый для удаления материала в линейном движении, создания сложных внутренних или внешних форм в металлических частях. Режущий инструмент, известный как брошь, содержит ряд зубов, которые увеличиваются в высоту по всей длине, с каждым проходом резка постепенно углубляется. Брошение может выполняться либо толканием, либо вытягиванием броши через или над заготовкой, а выбор между проталкиванием и тянущей прокладкой значительно влияет на скорость, стоимость и качество готовой детали. Понимание технических различий, требований к оборудованию и преимуществ каждого метода для инженеров-производителей, стремящихся оптимизировать производство.

Что такое Push Broaching?

Толчок прокладки - это метод, при котором прокладка вставляется вручную или прессом в заготовку и затем через нее проталкивается с помощью осевого сжимающего усилия. Прокладка выталкивается с одного конца, а режущее действие происходит при движении инструмента через заготовку. Этот процесс обычно выполняется с помощью гидравлического или механического пресса, хотя некоторые установки используют вертикальную прокладку прокладки тараном, который ведет прокладку вниз. Прокладка должна поддерживаться на протяжении всего хода, чтобы предотвратить запряжение, так как инструмент испытывает значительное сжимающее напряжение.

Толчок в основном используется для создания внутренних функций, таких как клавиши, сплайны, квадратные отверстия, шестиугольные отверстия и другие некруглые профили. Особенно эффективен для обработки деталей, которые являются относительно короткими и жесткими, поскольку заготовка должна быть способна выдерживать осевые силы. Обычные детали, производимые с помощью толкательного прокладки, включают в себя втулки, шестерни, шкивы и соединительные узлы. Процесс также используется для резки внешних форм, когда заготовка подается по стационарному толкающему прокладке, хотя внутренние приложения доминируют.

Оборудование для Push Broaching

Наиболее распространенным оборудованием для проталкивания является вертикальный гидравлический пресс с тараном, который проталкивает прокладку через заготовку. Заготовка устанавливается на крепеж ниже тарана, а прокладка направляется на втулку или пробное отверстие для обеспечения выравнивания. Длина хода тарана и мощность усилия должны соответствовать длине прокладки и разрезаемому материалу. Для крупносерийного производства доступны автоматизированные прокладочные машины с подводящими устройствами и системами обработки прокладки.

Толкающие броши короче и тугоухие, чем тянущие, потому что они должны противостоять сжимающим нагрузкам без изгиба. Они часто изготавливаются из высокоскоростной стали (HSS) или карбида с наконечником для более длительного срока службы инструмента. Конструкция броши включает в себя пилотную секцию, шероховатость зубов, отделку зубов и шанк. Поскольку сила прикладывается к концу броши, инструмент должен быть тщательно затвердевшим и заземленным для поддержания прямолинейности.

Материалы, подходящие для Push Broaching

Толкающая прошивка хорошо работает на пластичных материалах, таких как низкоуглеродистая сталь, нержавеющая сталь, алюминий, латунь и бронза. Более твердые материалы, такие как инструментальная сталь или сплавы с термообработкой, могут быть проталкиваемыми, но требуют более медленных скоростей, более надежного оборудования и тщательной смазки. Этот процесс менее распространен для хрупких материалов, потому что сила сжатия может вызвать растрескивание или сколы.

Преимущества Push Broaching

• Высокая скорость: Прокладка проходит через заготовку одним ударом, что делает прокладку толчка одним из самых быстрых методов для производства внутренних профилей, особенно в крупносерийном производстве.
• Более низкая стоимость оборудования: Гидравлические прессы относительно недороги по сравнению со специализированными машинами, необходимыми для прокладки тяги.
• Простота: Настройка проста; оператор размещает заготовку, пресс проталкивает прорезь, и деталь удаляется.
• Хорошая отделка поверхности: Прогрессивное режущее действие оставляет гладкую поверхность, часто устраняя необходимость во вторичных операциях отделки.
• Короткое время цикла: Для деталей, которые могут быть изготовлены за один проход, время цикла очень короткое, что улучшает пропускную способность.

Ограничения Push Broaching

• Ограничение длины заготовки: Часть должна быть достаточно длинной, чтобы пролет пролета мог полностью пройти, но не настолько длинной, чтобы пролет пряжки пролета.Как правило, проталкивание прорези ограничивается частями с отношением длины к диаметру менее примерно 8:1.
• Сила на заготовке: Сила сжатия может привести к коллапсу или деформации тонкостенных деталей.
• Поддержка тараканов: Прокладка должна быть точно ориентирована; несоответствие может привести к поломке инструмента или плохим допускам.
• Ограниченный более простыми формами: В то время как прокладка толчка может производить различные профили, чрезвычайно сложные формы часто требуют прошивки тяги из-за ограничений длины инструмента.

Что такое Pull Broaching?

Прокладка тяги - это метод, при котором прокладка прикрепляется к механизму вытягивания - такому как гидравлический цилиндр, цепь или кабель - который протягивает инструмент через заготовку. Прокладка помещается перед или через деталь, а затем тянут под напряжением, создавая разрез. Этот метод позволяет избежать сжимающего напряжения на инструменте, позволяя производить более длинные и более тонкие прокладки, которые могут производить более длинные штрихи и более глубокие разрезы. Прокладка тяги обычно выполняется на горизонтальных или вертикальных прокладочных машинах, предназначенных специально для этой операции.

Тяговая прошивка широко применяется как для внутренней, так и для наружной прокладки поверхности. Внутренне она может производить длинные отверстия сплин, нарезки и нерегулярные проходы. Внешне она используется для создания зубьев зубчатой передачи, голубятни и других контурных поверхностей на больших или неправильной формы заготовках. Возможность протягивать прорезь на более длинные расстояния делает ее идеальной для деталей с существенной длиной или множественными признаками вдоль оси.

Оборудование для Pull Broaching

Машины для прокладки тяги специально построены и имеют несколько конфигураций. Горизонтальные машины для прокладки тяги имеют кровать, вдоль которой зажимается заготовка; прокладка протягивается гидравлическим поршнем, расположенным на одном конце. Вертикальные тяговые машины работают аналогично, но в вертикальной ориентации, что более компактно и упрощает загрузку деталей для определенных геометрий. Мощности машин варьируются от небольших блоков для ключевых путей до массивных промышленных машин для крупных компонентов передачи.

Механизм тяги должен обеспечивать постоянную силу и контролируемую скорость. Современные машины часто используют сервоуправляемые гидравлические системы для поддержания постоянной скорости резания и минимизации удара. Пролет обычно соединен через шанк, который задействует головку тягача. В отличие от проталкивания, инструмент испытывает только растягивающее напряжение, позволяющее использовать более длинные и тонкие прорези. Прорези часто изготавливаются в секциях, которые могут быть собраны для достижения необходимой длины для разреза.

Материалы, подходящие для Pull Broaching

Тяговая прошивка может обрабатывать тот же диапазон материалов, что и прокладка толчка, но также подходит для более твердых материалов из-за способности использовать более медленные скорости и более высокую силу без пристегивания инструмента. Обычно она используется на легированных сталях, чугуне, порошкообразных металлических компонентах и даже суперсплавах. Нежное тянущее действие снижает риск растрескивания хрупких материалов, что делает его предпочтительным методом для спеченных деталей и керамических композитов.

Преимущества Pull Broaching

• Больше длины хода: Поскольку брошь находится под напряжением, она может быть очень длинной, что позволяет сократить большие расстояния и более глубокие функции.
• Жентль на деликатных частях: Движущее движение не сжимает заготовку, снижая риск деформации для тонкостенных или сложных форм.
• Лучшая эвакуация чипов: При горизонтальной прокладке тяги чипы отпадают от зоны резки из-за гравитации, улучшая отделку поверхности и срок службы инструмента.
• Возможность для сложных форм: Вытягивающие броши могут быть спроектированы с несколькими шагами и секциями для создания сложных профилей в одном проходе.
• Более высокая точность: Контролируемая скорость тяги и постоянная сила часто дают более жесткие допуски и лучшую повторяемость, чем проталкивание, особенно на более длинных частях.

Ограничения Pull Broaching

• Более высокая стоимость оборудования: Прокладочные машины дороже гидравлических прессов, как в начальных инвестициях, так и в обслуживании.
• Более длительное время установки: Фиксация и выравнивание броши занимают больше времени, потому что брошь должна проходить через заготовку и быть закреплена на обоих концах.
• Длина таракана: Длина тараканов: Часто тянущие тараканы имеют длину несколько футов, что требует больше места для хранения и обработки и увеличивает стоимость инструмента.
• Меньшая скорость для небольших деталей: Для коротких, простых функций, тяговая прошивка может быть медленнее, чем проталкивающая прошивка из-за необходимости полностью убрать и перезагрузить прокладку.

Ключевые различия между Push Broaching и Pull Broaching

Основное различие заключается в том, как применяется сила — сжатие против напряжения, — но последствия влияют на каждый аспект процесса.

Примечание: Приведенная выше таблица является общим руководством. Фактическая производительность зависит от состояния машины, конструкции инструмента и материала заготовки.

Факторы, которые следует учитывать при выборе метода брухинга

Выбор между толканием и тягой требует оценки нескольких взаимосвязанных факторов.Ни один метод не является лучшим во всех случаях; решение должно основываться на геометрии деталей, объеме производства, свойствах материала, требованиях к допуску и бюджетных ограничениях.

Часть Геометрия и размер

Короткие, жесткие детали с простыми внутренними профилями являются идеальными кандидатами для прокладки толчка. И наоборот, длинные детали, крупные компоненты или детали, требующие глубоких внешних особенностей, лучше обслуживаются прокладкой тяги. Например, стальная втулка с небольшой канатной дорогой лучше всего прокладывается, в то время как вал для передачи тяжелого грузовика с несколькими длинными шпильками требует прокладки тяги. Толщина стенки детали имеет значение: тонкие стены не могут выдерживать давление сжатия прокладки толчка без искажений, поэтому прокладка тяги безопаснее.

Объем производства

Для крупносерийного производства мелких деталей (тысячи в день) прокладка подтолка обеспечивает самое быстрое время цикла и самую низкую стоимость оснастки на деталь. Простота гидравлического пресса позволяет быстро перемещаться между семействами деталей. Для средних и больших объемов более крупных деталей прокладочные машины, хотя и медленнее на цикл, могут достичь аналогичной пропускной способности путем обработки нескольких функций за один проход.

Материал и твердость

Мягкие, пластичные материалы хорошо подходят для проталкивания. По мере увеличения твердости материала повышается риск поломки инструмента при сжатии, что делает прокладку тяги более надежной. Для закаленной стали (выше 35 HRC) стандартна прокладка тяги с более медленными скоростями и карбидная оснастка. Отличаются литое железо и порошкообразные металлы, которые могут быть хрупкими, также выигрывает метод растяжения.

Толерантность и требования к поверхностному отделке

Оба метода могут достигать допусков ±0,001 дюйма или лучше, но тянущая прошивка обычно обеспечивает более последовательные результаты на более длинных частях из-за лучшего перемещения инструмента. Поверхностная отделка обычно колеблется от 32 до 63 микродюймов Ra с надлежащим охлаждающим веществом и острыми инструментами; прокладка толчка может оставлять небольшие следы при входе или выходе, если не поддерживается должным образом. Когда требуется зеркальная отделка, предпочтительно тянуть прошивка с отделочной секцией.

Расчеты расходов

Начальные инвестиции: Гидравлический пресс для толкания значительно дешевле, чем специализированная тяговая тяговая машина. Однако для текущего производства стоимость инструмента для тяги выше из-за более длинных и более сложных тяг, но срок службы инструмента может быть больше, если правильно поддерживать. Для малообъемных рабочих мест тяга на существующем прессе экономична; для специализированного производства больших деталей эффективность тягового тягового станка оправдывает более высокую авансовую стоимость.

Дизайн инструмента Broach: Push vs. Pull

Сам инструмент для броши значительно отличается между двумя методами. У брошей для жатки на одном конце есть щебень для пресс-тарана, чтобы надавить, и зубы разрезаются вдоль тела, которое должно быть достаточно прочным, чтобы противостоять пряжке. Геометрия зуба - угол грабли, угол рельефа, ширина земли - предназначена для управления образованием чипа и уменьшением силы резания. У брошей для талкивания часто меньше общий подъем на зуб по сравнению с тянущими брошами, чтобы сохранить силу управляемой.

Тягачи имеют тянущий конец с щелью или резьбовым отверстием для крепления к тянущей головке. Тело может быть стройнее и длиннее, потому что оно находится под напряжением. Многие тянущие броши выполнены в секциях, что позволяет заменять изношенные сегменты, а не снимать весь инструмент. Эта модульная конструкция снижает долгосрочные затраты на инструмент. Конструкция зуба в тянущих брошах может включать в себя большие подъемы на зуб, что позволяет быстрее удалять материал за один проход, но требует большей мощности машины.

Оба типа полагаются на правильную нагрузку чипа, геометрию выключателя чипа и доставку охлаждающей жидкости. Эффективная эвакуация чипа имеет решающее значение; при толкании чипы выталкиваются впереди инструмента, поэтому заготовка должна иметь отверстия для зазора или брошь должна иметь глотки чипа соответственно размеру. При горизонтальном вытягивании чипы падают вниз, снижая риск засорения.

Вопросы безопасности и технического обслуживания

Браконьерские машины, будь то толкание или тяга, включают в себя высокие силы и острые инструменты. Протоколы безопасности должны включать в себя блокировку, чтобы предотвратить доступ во время удара, кнопки аварийной остановки и регулярный осмотр состояния броши. Толкающие прессы требуют тщательного выравнивания, чтобы избежать взрыва инструмента, если пряжки броши. Операторы должны быть обучены обрабатывать тяжелые броши - особенно длинные тянущие броши - с использованием воздушных кранов или подъемников.

Обслуживание фокусируется на поддержании гидравлики машины чистой и свободной от утечек, проверке направляющих втулок и износа пластин и обеспечении хорошего состояния механизма тяги (цепь, кабель или гидравлический цилиндр). Бачи должны периодически затачиваться; тусклые зубы увеличивают силы резания и могут повредить заготовку. Системы фильтрации охлаждающей жидкости важны для предотвращения рециркуляции чипа, что может ухудшить отделку поверхности и срок службы инструмента.

Продвинутые темы в брошинге

CNC Broaching

Современные станки с ЧПУ могут выполнять прошивку с помощью специализированных насадок или с помощью веретена для толкания или вытягивания прокладки, хотя специализированные станки остаются доминирующими. Прошивка с ЧПУ позволяет гибко производить с быстрыми переключениями между различными профилями, но время цикла обычно больше, чем при гидравлическом прессе. Такой подход полезен для прототипирования и производства в малом объеме.

Поверхностная брошь

На наружную прокладку поверхности могут применяться как методы толкания, так и тяги. При прокладке поверхности толкания заготовка наталкивается на стационарную прокладку; при прокладке поверхности тяги прокладка натягивается по поверхности заготовки. Это характерно для изготовления плоских поверхностей, угловых прорезей или необычных контуров на блоках двигателя, головках цилиндров и других отливках.

Горизонтальные и вертикальные брейк-машины

Горизонтальные прокладочные машины типичны для прокладки тяги, поскольку они позволяют делать длинные ходы и легко удалять чипы. Вертикальные прокладочные машины часто используются для прокладки тяги, потому что они могут обрабатывать загрузку деталей сверху и использовать гравитацию, чтобы помочь падению чипа в некоторых случаях. Некоторые вертикальные прокладочные машины существуют для тяжелых, труднодоступных частей. Выбор ориентации влияет на площадь пола, обработку деталей и совместимость с автоматизацией.

Охлаждение и смазка

Брохинг генерирует значительное тепло за счет высоких скоростей удаления материала. Водорастворимые хладагенты с добавками экстремального давления обычно используются для уменьшения трения и смывных щепок. При толкании хладагент направляется в зону резки через отверстия в хлеве или из наружных сопел. При тяговом брошинге хладагент легче наносится, поскольку инструмент и заготовка более доступны. Правильный выбор хладагента может продлить срок службы инструмента на 30% и более.

Примеры реального мира

Пример 1: Малый ключ в стальной втулке.] Производителю гидравлических компонентов требуется 10 000 втулочных деталей в месяц, каждая из которых требует 0,25-дюймовой ключной дороги. Используя вертикальный гидравлический пресс с толкающим броском, время цикла составляет около 10 секунд на деталь, включая погрузку и разгрузку. Общая стоимость эксплуатации низкая, а качество детали стабильно. Вытягивание броши будет избыточным и медленным для этой простой, короткой части.

Пример 2: Большая сплина в трансмиссионном валу.] Автомобильному поставщику первого уровня необходимо производить 8-дюймовые внутренние сплины на кованых стальных валах. Материал представляет собой 8620 легированную сталь, закаленную до 58 HRC. Требуется допуск на основной диаметр ±0,001 дюйм. Используется горизонтальная тяговая прокладка с сегментированной карбидной прокладкой. Прорезка протягивается со скоростью 10 дюймов в минуту, завершая сплин менее чем за минуту. Сплинирование обеспечивает концентрическое действие и вал не искажает. Прокладка с помощью сплита может привести к сжатию прокладки и деформации вала.

Пример 3: Сложный внешний контур на чугунной составляющей.] Производителю больших воздушных компрессоров требуется серия угловых слотов-голубей на головке цилиндра. Часть тяжелая и неправильной формы. Применяется вертикальная тяговая прокладка с заказной поверхностной прокладкой. Прокладка протягивается вверх через неподвижную заготовку, создавая профиль одним ходом. Способ позволяет точно расположить несколько прорезей без перепозиционирования детали.

Заключение

Решение между прокладкой и прокладкой тянет зависит от конкретных требований проекта. Прокладка тянет превосходит в скорости и экономичности короткие, простые детали, изготовленные из пластичных материалов, особенно при производстве внутренних функций, таких как клавиши и небольшие сплины. Прокладка тянет предлагает универсальность, более мягкое действие и более длинный ход, необходимый для больших, деликатных или сложных деталей, часто достигая более строгих допусков в более длинных функциях. Тщательно рассматривая геометрию деталей, материал, объем и бюджет, инженеры могут выбрать оптимальный метод прокладки для удовлетворения своих целей качества, стоимости и пропускной способности.

Для дальнейшего чтения по основам брошинга посетите руководство по брошингу Общество инженеров-производителей . Подробные спецификации по дизайну инструментов брошюры можно найти в American Machinist . Для консультации по выбору машины обратитесь к Статья современного машинного цеха о выборе брошинговых машин .