5. Развёртывание.

Развёртывание производится для повышения качества отверстия. При этом диаметр увеличивается на незначительную величину. Достижимая точность отверстия – от IT 7 до IT 6. Характерная особенность данного способа обработки заключается в том, что происходит самоцентрирование развёртки в отверстии.

При выборе низких значений подачи или при малых значениях главного угла в плане k толщина срезаемого слоя h будет невелика. Например, это происходит при использовании разверток с переменным шагом с главным углом в плане k ≈ 1°. В данной ситуации возможны трудности с удалением стружки из отверстия. При развёртывании необходимо принимать во внимание минимальную толщину срезаемого слоя . Если толщина срезаемого слоя меньше данной величины, режущая кромка не врезается в материал, происходит всего лишь его упругая и пластическая деформация. При этом под действием давления и трения увеличивается интенсивность износа режущей кромки. В диапазоне скоростей резания для развёртывания минимальная толщина срезаемого слоя составляет:

,

где – скругление режущей кромки.

Рис 11.14 – Параметры срезаемого слоя при развертывании

Рис. 11.15 Конструкции машинных разверток

Небольшого улучшения врезания режущей кромки можно добиться за счёт «тянущего» реза спиральной развёртки с малым шагом, который обеспечивается большим отрицательным углом уклона.

Силы, момент и потребляемая мощность при развёртывании Возникающие при развёртывании силы невозможно точно рассчитать, основываясь на значении удельной силы резания . Силы, прилагаемые при снятии стружки, во много раз меньше сил трения и сил, которые могут возникать в результате «присасывания» в отверстии. Равнодействующие всех сил при развёртывании могут быть определены посредством измерения вращающего момента. При этом расходуемая мощность на резание рассчитывается так же, как для сверления и зенкерования:

- Мощность резания [кВт]

- Вращающий момент [Н*м] (определяется экспериментальным путём)

n - частота вращения [об/мин]

Расчёт основного машинного времени при развёртывании. Для развёртывания действительны такие же зависимости, выраженные уравнением, как для сверления и зенкерования. А именно:

Основное машинное время [мин]

L - Общая длина обработки [мм]

f - Подача [мм/об]

n - Частота вращения [об/мин]

При развёртывании особое внимание надлежит обратить на то, что обратное вращение, как правило, осуществляется с такой же скоростью, что и поступательное, и, следовательно, необходимо учитывать сопоставимое с основным машинным временем вспомогательное время .

Врезание и длина перебега при развёртывании:

D - Диаметр развёртки

Таким образом, общая длина обработки L рассчитывается с помощью следующего уравнения:

L - Общая длина обработки [мм]

l - Толщина заготовки [мм]

D - Диаметр развёртки [мм]

11.6 Операции резьбонарезания. Срезание припуска и формирование профиля резьбы

Нарезание резьбы может производиться резьбовыми резцами методом точения, метчиками или резьбофрезерованием. Резьбовыми резцами нарезаются как крепежные, так и ходовые резьбы. Метчиками нарезаются, как правило, крепежные резьбы.

Нарезание резьбы резцами (методом точения) может производиться по профильной или генераторной схемам (рис.11.16).

а)                            б)

Рис.11.16. Нарезание резьбы резцами: а) по профильной и б) генераторной схемам.

 

Полный профиль резьбы нарезается за несколько проходов резца. После каждого прохода резец совершает холостой ход и возвращается в исходное положение, смещается на величину глубины резания и снова «проходит» по резьбе. Число проходов i зависит от шага Р нарезаемой резьбы и примерно равно удвоенному его значению. Глубина резания равна доле высоты профиля, приходящейся на один проход. Подача равна шагу резьбы Р.

Нарезание резьбы метчиками и плашками может проводиться на токарных, сверлильных и многооперационных станках.

а)                                                        б)

Рис. 11.17 - Схемы нарезания резьбы: а) метчиком и б) плашкой.

 

n_м-частота вращения метчика; n_u- частота вращения изделия, на котором нарезается резьба.

Главное движение (вращательное) может придаваться как изделию, так и режущему инструменту. Движение подачи – поступательное вдоль оси. Глубина резания равна высоте профиля резьбы, подача – ее шагу.

Форма поперечного сечения стружки A задается распределением резов. Угол врезания ϑ определяет наклон отдельных резов и количество витков резьбы, z_g по которым распределяется заборная часть (рис 11.18 ).

Рис 11.18 – Поперечное сечение стружки

где ϑ – угол врезания

h – толщина срезаемого слоя

h’ – высота отдельного поперечного сечения

где z_g – количество витков резьбы

H – высота профиля резьбы

∆H – величина H

P – шаг резьбы

ϑ – угол врезания

При этом высота профиля резьбы H должна уменьшиться на величину ∆H.

Высота отдельного поперечного сечения h’ получается по формуле:

где P – шаг резьбы

z – число режущих кромок

ϑ – угол врезания или угол в плане

и толщина срезаемого слоя h:

Общее поперечное сечение стружки A рассчитывается по площади резьбы за вычетом обоих небольших внутренних и наружных углов резьбы.

где A – поперечное сечение стружки

P – шаг резьбы

Силы и мощность, затрачиваемая на резание.

Расчёт силы резания F_c производится следующим образом:

где z – число режущих кромок

A – поперечное сечение стружки

k_С – удельная сила резания

f_Gs– технологический коэффициент для нарезания резьбы

K_Ver – поправочный коэффициент износа

Влияние различных параметров резания (боковое трение, передний угол, скорость резания, дополнительная деформация стружки и т. д.) учитывается через технологический коэффициент f_Gs. Данный коэффициент составляет:

• для чугуна f_Gs = 1,1

• для стали f_Gs в зависимости от диаметра резьбы

Расчёт момента резания M_c и мощности P_c, расходуемой на резание, производится по следующей формуле:

где M_С – момент резания [Н•м]

F_С – касательная составляющая силы резания

z – число режущих кромок

D₂ – средний диаметр резьбы

или

где M – вращающий момент [Н•м]

k_c – удельная сила резания [Н/мм2]

P – шаг резьбы [мм]

D – диаметр резьбы [мм]

В формуле для вращающего момента учтён износ инструмента (коэффициент 2,5). Для нового инструмента коэффициент 2,5 не учитывается.

где P_С – расходуемая мощность на резание [кВт]

n – частота вращения [об/мин]

Ориентировочные режимы резания

Таблица 11.5 Машинные метчики для обработки закалённых сталей

Группа обрабатываемых материалов	Обозначение материала	Предел прочности	Нарезание резьбы
			vc, [м/мин] мин. начальн. макс.	Размер	n [об/мин]
10.0	Закалённые стали	45 – 55 HRC	2 3 4	М 3	318
				М 4	239
				М 5	191
				М 6	159
				М 8	119
				М 10	95
				М 12	80
10.1	Закалённые стали	55 – 60 HRC	1 2 3	M 3	212
				M 4	159
				M 5	127
				M 6	106
				M 8	80
				M 10	64
				M 12	53

Резьбофрезерование. Принцип резьбофрезерования гребенчатой фрезой

Гребенчатые фрезы могут быть использованы для нарезания как наружной, так и внутренней резьбы. Быстрорежущая фреза врезается в заготовку на всю глубину, в то время как заготовка медленно вращается.

Рис 11.19 – Формообразование внутренней и наружной резьбы

При фрезеровании для расчёта основного машинного времени t_h используется следующее общее уравнение:

где t_h – основное машинное время [мин]

L – общее перемещение инструмента [мм]

i – число резов (витков)

v_f – скорость подачи [мм/мин]

f – подача [мм/об]

n – частота вращения [мин^-1]

При резьбофрезеровании гребенчатой фрезой для пускового перемещения фрезы ( ) действительны следующие уравнения:

где L – общее перемещение инструмента [мм]

d – диаметр резьбы [мм]

где t_h – основное машинное время [мин]

d – наружный диаметр резьбы [мм]

f – подача [мм/об]

n – частота вращения [об/мин]

При резьбофрезеровании на станках с ЧПУ необходимо принимать во внимание, что на большей части станков программируемая скорость подачи ориентирована на центр инструмента. При линейном перемещении скорости подачи в центре и на режущих кромках идентичны. Однако в случае вращательного движения наблюдается значительная разница скоростей подачи, которые можно рассчитать с помощью следующих уравнений.

Для нарезания внутренней резьбы:

где v_f2 – скорость подачи в центре инструмента [мм/мин]

v_f1 – скорость подачи на режущей кромке [мм/мин]

d_i – диаметр внутренней резьбы [мм]

D_wz – диаметр фрезы [мм]

Для нарезания наружной резьбы:

где v_f2 – скорость подачи в центре инструмента [мм/мин]

v_f1 – скорость подачи на режущей кромке [мм/мин]

d_a – диаметр наружной резьбы [мм]

D_wz – диаметр фрезы [мм]

Кроме того, для обоих вариантов нарезания резьбы действительны следующие зависимости:

где v_f1 – скорость подачи на режущей кромке [мм/мин]

f_z – подача на режущую кромку [мм/мин]

n – частота вращения [об/мин]

z – число режущих кромок

где n – частота вращения [об/мин]

v_c– скорость резания [м/мин]

D_wz – диаметр фрезы [мм]