40 Методы нарезания внутренних резьб. Нарезание резьб метчиками.

Инструмент и способы нарезания внутренней резьбы

В машиностроении широко используют высокопроизводительные методы нарезания резьб на металлорежущих станках с помощью резьбонарезного инструмента, а также с помощью инструментов для накатывания и др. Однако в практике при обработке деталей и изделий инструментального производства в большинстве случаев приходится нарезать резьбу вручную. Для этого применяют метчики различной конструкции.

В зависимости от назначения метчики делят на ручные, машинно-ручные, гаечные и плашечные. В зависимости от профиля нарезаемой резьбы метчики делят на пять типов: для метрической, дюймовой, трубной, трапецеидальной и конической резьб. Метчик состоит из двух основных частей: рабочей и хвостовой.

Рабочая часть представляет собой винт с несколькими продольными прямыми или винтовыми канавками. Направление канавок может быть правым (метчик с левой резьбой) и левым (метчик с правой резьбой). Рабочая часть метчика служит для нарезания резьбы. Метчики с винтовыми ка-навкаыи применяются для нарезания точных резьб.

Рабочая часть метчика состоит из заборной и калибрующей частей. Заборная (или режущая) часть обычно делается в виде конуса, она производит основную работу при нарезании резьбы. Калибрующая часть служит для зачистки резьбы, имеет цилиндрическую форму с обратным конусом и направляет метчик при нарезании.

Режущие зубья метчика выполнены в форме резцов, расположенных по окружности. Зубья метчика имеют все режущие элементы. Канавки — углубления между режущими зубьями — предназначаются для образования режущих кромок, а также выхода стружки, образовавшейся при нарезании резьбы. Метчики диаметром до 20 мм обычно изготовляют с тремя, а диаметром от 22 до 52 мм — с четырьмя канавками. Специальные метчики не имеют канавок на калибрующей части.

Рис. 78. Приемы нарезания резьбы механическим метчиком (а) и с помощью автоматической головки (б).

Хвостовая часть метчика выполнена в виде стержня с квадратом на конце, она служит для закрепления метчика в патроне или воротке.

На рис. 78, а показан способ нарезания резьбы в отверстии матрицы 2 с помощью механического метчика на резьбонарезном станке. Перед работой необходимо проверить состояние станка. Затем закрепляют метчик 5 в трехкулачковом патроне 4, после чего хвостовик патрона вставляют в конус шпинделя 6 станка. По шкале масштабной линейки и нониусу шпиндельной головки устанавливают требуемую глубину нарезания резьбы. После этого прижимают матрицу к плоскости стола 1 станка, подводят к метчику и, захватывая рукоятку 5 шпиндельной головки станка, осторожно направляют метчик в отверстие матрицы и НЕ ,. ают резьбу. Когда метчик достигнет глубины h, станок автоматически переключается на обратный ход и метчик выходит из обработанного отверстия.

На рис. 78, б показан способ нарезания резьбы в с ^ер-стии матрицы штампа при помощи резьбонарезной автоматической головки, установленной на сверлильном станке. Внутри головки вмонтировано агтоматическое устройство, соединенное с храповичком хвостовика 10 и вращающимся патроном 4, в котором закреплен винтом 8 машинный метчик 3. На верхней части корпуса 7 имеется регулирующее кольцо 9 со шкалой, устанавливающей глубину резьбы в отверстии матрицы 2. При нарезании резьбы вначале, захватывая рукоятку 5, удерживают от вращения корпус с кольцом; в это время храповичок хвостовика 10, вставленный в конус шпинделя, срабатывает и вращает автоматическое устройство, соединенное с патроном 4, в котором закреплен метчик. Когда метчик доходит до установленной глубины нарезаемой резьбы (по шкале кольца и нониусу корпуса), автоматическое устройство сообщает обратный ход, и метчик выходит из обработанного отверстия матрицы.

41. Нарезание резьб в гайках на автоматах и полуавтоматах изогнутыми и гаечными метчиками. Гайконарезной станок металлорежущий станок для нарезания резьбы в гайках специальными машинными Метчиками удлинённой конструкции. Г. с. бывают одно-и многошпиндельные, работающие с неавтоматическим, полуавтоматическим или автоматическим циклом. Г. с. изготовляют и в специальном исполнении, например для нарезания резьбы в гайках запальных свечей и др. Г. с. с неавтоматическим циклом работы имеют обычно один шпиндель. Обработанные гайки нанизываются на метчик. После заполнения всего стержня метчик снимают вручную и освобождают от гаек. На таких станках нарезают резьбу в гайках с диаметром от 1,5 до 20 мм. Г. с., работающие с полуавтоматическим или автоматическим циклом, изготовляют 2-, 4-, 6- и 8-шпиндельными. Производительность станков в зависимости от диаметра нарезаемой резьбы (от 16 до 36 мм) от 525 до 3000 гаек в 1 ч. Рабочая часть метчиков, устанавливаемых на этих Г. с., 150 мм. Для того что бы не снимать метчик вручную после заполнения метчика используют специальные Г-образные метчики.

42. Виды шлицевых поверхностей. Способы центрирования шлицевых соединений. Шлицевые соединения применяют для посадок с натягом или зазором деталей (зубчатых колес, шкивов, втулок и др.) на валу соединение имеют ряд преимуществ: детали на шлицевых валах лучше центрируются и направляются при передвижении вдоль вала; меньше напряжения смятия на гранях шлицев; выше прочность валов при динамических и переменных нагрузках. Наиболее распространены шлицевые соединения с прямоугольной прямобочной, звольвентной и треугольной формами шлицев. В прямоугольных* шлицевых соединениях применяют (для изготовления и эксплуатации) три способа центрирования (базирования) шлицевого вала и втулки: по боковым сторонам шлицев; по наружному диаметру шлицев; по внутреннему диаметру шлицев. Центрирование по боковым сторонам шлицев применяют в тех случаях, когда точность центрирования втулки не имеет существенного значения и в то же время необходимо обеспечить достаточную прочность соединения. В механизмах, где основное внимание уделяется кинематической точности передач, например в механизмах металлорежущих станков, автомобилей, тракторов и др., применяют центрирование по наружному D или внутреннему d диаметру шлицев. Центрирование по внутреннему диаметру применяют при обработке длинных валов, подвергающихся термообработке, так как в этом случае возможно одновременное шлифование боковых сторон зубьев (выступов) шлицев и внутреннего диаметра вала. При центрировании по наружному диаметру на углах шлицевых выступов вала, а при центрировании по внутреннему диаметру в углах шлицевых пазов отверстия делают фаски и скругления. При центрировании по внутреннему диаметру, а также при необходимости обеспечить контакт боковых сторон зубьев вала и пазов отверстия по возможно большей поверхности в углах впадин шлицевого вала делают канавки. Эвольвентное шлицевое соединение используют для передачи значительных крутящих моментов, а также в тех случаях, когда к точности центрирования сопрягаемых элементов предъявляют повышенные требования. Эти соединения обладают повышенной прочностью благодаря постепенному утолщению зубьев от вершины к основанию, а также вследствие уменьшения концентрации напряжений у основания. Кроме того, благодаря применению при обработке шлицев червячной фрезы с прямолинейными режущими кромками обеспечиваются меньшая шероховатость поверхности и более высокая точность обработки шлицев, благодаря чему можно исключить последующее шлифование. При эвольвентном профиле шлицев можно допускать отделочные виды обработки, применяемые при зубонарезании: шевингование, шлифование по методу обкатки и др. Центрирование эвольвентных соединений осуществляют по наружному диаметру, боковым сторонам шлицев и по вспомогательной цилиндрической поверхности (хвостовику). Наиболее часто применяют центрирование по- боковым сторонам шлицев. Треугольные шлицевые соединения используют главным образом для неподвижных соединений при небольших крутящих моментах (чтобы избежать применения посадок с натягом), а также для тонкостенных втулок. Центрирование при этом виде шлицевых соединений осуществляют только по боковым сторонам шлицев.

43. Фрезерование шлицевых поверхностей. Шлицевые поверхности валов обрабатывают на горизонтально-фрезерных станках в делительных приспособлениях, на зубофрезерных станках, специальных шлицефрезерных станках, а также на шлифовальных станках. В серийном производстве шлицы на валах обычно фрезеруют в две операции: вначале обрабатывают боковые стороны шлицев двумя дисковыми фрезами одновременно, а затем внутренний диаметр - профильной фрезой. В массовом производстве весь шлнцевой профиль (боковых сторон и внутреннего диаметра) фрезеруют червячной фрезой на зубофрезерных или шлицефрезерных станках. Шлицевые валы диаметром до 30 мм обычно фрезеруют за один рабочий ход, валы больших диаметров нарезают за два рабочих хода. Фрезерование червячной фрезой более производительно, чем обработка дисковыми и профильными фрезами на горизонтально-фрезерных станках.

44. Долбление и строгание шлицевых поверхностей. Шлицевые валы с короткими шлицами, у которых к шлице-вой части близко примыкает буртик или ступень большего диаметра (т. е. нет выхода для фрезы), обрабатываются на зубодолбежных станках с помощью специального долбяка. Шлицестрогание производят многорезцовой головкой, в радиальных пазах корпуса которой размещены профильные резцы. Число резцов и их профиль соответствуют числу шлицев и профилю впадины обрабатываемого вала. Для строгания несквозных шлицев в станке предусмотрен ускоренный отвод резцов на установленную длину обработки. Обработку производят на станке модели МА4, предназначенном для обработки валов, имеющих длину обрабатываемой части 70...370 мм и общую длину до 435 мм. Диаметр обрабатываемых валов 20...50 мм. Станок допускает обработку шлицевых впадин как на проход, так и с выходом на поверхность наружного диаметра.

45. Протягивание шлицевых поверхностей. Шлицепротягивание прямоугольных прямобочных шлицев производят двумя блочными протяжками с последующим поворотом (делением) заготовки (рис. 236). Этим методом обрабатывают как сквозные, так и несквозные шлицы, допускающие выход инструмента. Блочные протяжки обеспечивают независимо друг от друга радиальное перемещение каждого зуба протяжки. Копирная линейка позволяет протягивать несквозные шлицы по заданной траектории. Протягивание прямобочных шлицев производительнее шлицефрезерования в 5... 10 раз.

46. Накатывание шлицевых поверхностей методом копирования. Холодное накатывание профильной многороликовой головкой производится по схеме, показанной на рис. 237. Этот метод накатывания требует особо точного изготовления головки. Она состоит из жесткого закаленного кольца, в котором размещены сегменты (на схеме не показаны), в каждом сегменте установлено по одному свободно вращающемуся профилирующему ролику (на схеме 8 роликов). Ролики регулируют и заменяют независимо один от другого. Обрабатываемую заготовку закрепляют в центрах зажимного устройства, а многороликовая головка перемещается вдоль оси неподвижной обрабатываемой детали на точно установленную длину. Прямобочные шлицы, полученные этим методом, имеют отклонения по ширине в пределах 0,07...0,08 мм. При накатывании профильными роликами пластические деформации проникают на большую глубину в обрабатываемую заготовку, и в процессе накатки происходит ее удлинение, вытесненный металл частично размещается и на наружной поверхности детали. После накатывания деталь должна быть подвергнута наружному шлифованию. При накатывании многороликовыми головками поверхностные слои обрабатываемой детали упрочняются на 20...30%; стойкость инструментальной головки составляет до 100 тыс. деталей. Этот метод обработки высокопроизводительный, но каждая многороликовая головка предназначена для обработки только одного размера шлицев. Многороликовой головкой можно накатывать и эвольвентные шлицы, если их число не превышает 16...18 - большее число роликов невозможно разместить в головке.

47. Накатывание шлицевых валов методом обкатки. Холодное накатывание. Валы с накатанными шлицами могут выдерживать более высокие (примерно на 40%) нагрузки, чем обработанные резанием. В ряде случаев холодное накатывание шлицев позволяет отказаться от термической обработки шлицевых валов и шлифования шлицев. Шлицы эвольвентного профиля с модулем до 2,5 мм получают холодным накатыванием двумя или тремя накатными роликами, которые устанавливают по размеру делительной окружности накатываемой детали с учетом упругих деформаций системы. При накатывании осевое перемещение заготовки принудительно; ролики имеют заборную часть. Заготовка вращается синхронно с накатными роликами и перемещается вдоль оси накатников. Расстояние между накатниками устанавливают заранее и не меняют в процессе накатывания. Обработку заготовки под холодное накатывание роликами выполняют точнее, чем при шлицефрезеровании. Холодной накатке подвергают заготовки твердостью не свыше НВ 220. Этим методом накатывают валы с большим числом шлицев (свыше18). Чем больше число шлицев, тем плавнее идет процесс накатывания. При накатывании звольвентных шлицев двумя-тремя роликами получают погрешность по шагу до 0,03 мм. При длине шлицев свыше 250 мм этот метод производительнее шлицефрезерования примерно в 10 раз, при длине шлицев свыше 100 мм - в 4...7 раз.

48. Шлифование шлицевых валов. Гнезда шлицевых валов после термической обработки обычно прошлифовывают коническим абразивным инструментом. Шлифование боковых сторон шлицев и внутреннего диаметра шлицевого вала производят за одну или две операции. В серийном производстве боковые стороны и внутренний диаметр большей частью шлифуют за две операции на обычных плоскошлифовальных станках периферией шлифовального круга: сначала боковые стороны шлицев двумя кругами, затем внутренний диаметр одним профильным кругом. В массовом производстве боковые стороны и внутренний диаметр шлифуют за одну операцию на шлицешлифовальных станках. Припуск на боковую сторону шлица и на внутренний диаметр составляет от 0,1 до 0,2 мм (на сторону).

49. Классификация зубчатых колес. Зубчатые передачи осуществляют передачу вращательного движения с одного вала на другой с помощью цилиндрических, конических, червячных колёс, имеющих специально профилированные зубья, при этом зубчатые колёса могут иметь прямые, косые, спиральные, шевронные зубья и др. При использовании непрямозубых колёс повышается плавность и бесшумность работы и увеличивается нагрузочная способность передачи. В зубчатых передачах с пересекающимися осями в качестве начальных поверхностей используются усечённые конусы, вершины которых пересекаются в одной точке (рис. 66, а), а в передачах с перекрещивающимися осями теоретическими начальными поверхностями являются гиперболоиды вращения (рис. 66,б). Такие передачи называются гиперболоидными. Контакт зубьев 2-х колёс в таких передачах происходит по прямолинейным образующим mn. В машиностроительной практике ограничиваются отдельными короткими частями гиперболоидов. Например, используя среднюю часть гиперболоидов, получают винтовую зубчатую передачу, а если использовать усечённые конусы, близкие по профилю к гиперболоидам в их широкой части, то получим так называемую гипоидную передачу (рис. 66, б). Частным случаем винтовой передачи является червячная передача, в которой малое колесо называется червяком, а большое – червячным колесом. Червячные передачи могут быть с одно и многозаходными червяками, при этом число заходов червяка равно числу его зубьев. Червячные передачи позволяют обеспечить большое передаточное отношение при сравнительно малых габаритах вследствие малого числа зубьев (заходов) на червяке, т. к. (Z1, Z2 – число зубьев колёс). Однако коэффициент полезного действия (КПД) передачи низок. По форме профиля зуба различают передачи эвольвентные, циклоидальные, цевочные, а также передачи с зацеплением Новикова. Наибольшее распространение получили эвольвентные передачи с профилем, предложенным Леонардом Эйлером в 1754 г. Преимуществом этого профиля является простота изготовления, достаточно высокая нагрузочная способность, малая чувствительность к неточностям межцентрового расстояния. Однако эвольвентный профиль удовлетворяет не всем требованиям, предъявляемым к современным зубчатым передачам. Так, например, в мощных передачах внешнего зацепления, где контактируют выпуклые зубья с малыми радиусами кривизны профилей, происходит их быстрое разрушение из-за недостаточной контактной прочности. Одним из путей повышения контактной прочности является использование внутреннего зацепления, в котором профиль зуба одного из колёс вогнутый. Другой путь – применение передач с зацеплением Новикова, где выпуклые профили зубьев одного из колёс, очерченные по дуге окружности, контактируют в вогнутыми профилями другого колеса (рис. 68). При этом нагрузочная способность передачи повышается в 2-3 раза по сравнению с эвольвентной, а также уменьшаются потери на трение. Одной из интересных и перспективных передач является так называемая волновая передача (рис. 69), состоящая из жёсткого 1 и гибкого 2 зубчатых колёс, а также генератора волн 3 с роликами 4. При вращении генератора 3, благодаря разнице чисел зубьев жёсткого и гибкого колёс, приводится во вращение колесо 2, причём передаточное отношение может быть очень большим (). Автор волновой передачи – Массер (США, 1959 г.) указывал на возможность использования треугольного профиля зубьев.