4. Плашки и резьбонарезные головки

Для нарезания наружных резьб на болтах, винтах, шпильках и других крепежных деталях применяют резьбонарезные плашки. Плашка — это гайка, превращенная в режущий инструмент путем обработки (создания) стружечных отверстий и формирования режущих зубьев й передними и задними углами.

По форме наружной поверхности плашки бывают круглые, квадратные, шестигранные, трубчатые. Для слесарных работ они делаются разрезными и зажимаются в воротках.

На рис. 15.17 показана конструкция круглой плашки и ее основные конструктивные и геометрические параметры.

На наружной поверхности плашки имеются три яшш четыре углубления с углом 90° для крепления в воротке или кольце, а также паз, образующий перемычку толщиной т = 0,4... 1,5 мм. После двух-трех переточек плашки перемычка разрезается и за счет упругих деформаций крепежными винтами устанавливается исходный размер режущей части плашки.

Плашки устанавливаются в воротке или в кольце при работе на станках. Плашками в основном нарезают остроугольную крепежную резьбу диаметром 2..Л ш, иногда до 48 мм. Для калибровки резьб, нарезанных другими инструментами, применяют плашки с резьбовым диаметром до 135 мм и более.

Рабочая часть плашки состоит из двух одинаковых заборных конусов с углом 2ф, расположенных с обоих торцов, и калибрующей части между ними. Толщина срезаемого слоя одним зубом плашки рассчитывается по такой же формуле, как и для метчиков, т. е.

Р ,

а₂ =_1_§(р,

^ст

где Р — шаг резьбы, мм; 2„ — число стружечных отверстий (перьев); — рой заборного конуса, град.

Число стружечных отверстий для диаметров резьбы 2...48 мм берется от 3 до 6. Угол заборного конуса 2<р = 20...30° при нарезании резьб в высокопрочных материалах, 2<р = 50...70° — для цветных металлов и сплавов; 2<р = 50^е — у стандартных плашек общего применения.

Длина режущей части /, = (1,5...3,0)Р, что обеспечивает толщину срезаемого слоя стандартными плашками а₂=0,06... ...0,375 мм/зуб, т. е. зубья плашек работают с большими толщинами среза и с большими нагрузками, чем метчики.

' Задний угол на вершинных кромках заборного конуса получают затылованием по архимедовой спирали, а_в = 6...9°. Задние углы на калибрующей части равны нулю, так как их невозможно заточить. Для уменьшения трения на калибрующей части ее длина берется минимально возможной /₂ = (3...6)Р.

Передний угол образуется поверхностью стружечного отверстия, а также специальной заточкой. У стандартных плашек у = 15...20°, у плашек для нарезания резьбы в легкообрабатывае- мых материалах |в= 20...25°, для труднообрабатываемых материалов у == 10...II*. Точность нарезаемой плашками резьбы составляет Ь6—Ь8.

, Для нарезания резьбы вручную применяют слесарные плашки. Они делаются квадратными разрезными для регулирования диаметра и возможности нарезания резьбы в несколько проходов. Плашки имеют две стружечные канавки и устанавливаются в специальных воротках (клуппах). Резьбы небольших диаметров могут нарезаться винторезными дощечками с несколькими плашками.

Плашки трубчатые представляют собой трубу из инструментальной стали с нарезанной резьбой и прорезанными пазами для размещения стружки. Длина пазов примерно в 2 раза больше длины нарезаемой резьбы. Заборный конус имеет угол = 50...60°, длину длина резьбы плашки /=(7...8)Р, у = 0...25^в,

задний угол а создается затылованием по вершинам режущих лезвий, как у круглых плашек. Регулирование резьбы по диаметру по

мере износа и переточек производится с помощью разрезного кольца, которое надевается на плашку и сжимает ее. Трубчатые плашки применяют для нарезания резьб невысокой точности на револьверных станках и станках-автоматах.

В трубопроводах высокого давления применяются конические резьбы, которые нарезаются плашками для конических резьб. Они имеют заборный конус с углом 2<р« 30...55⁰ только с одной стороны и перемещаются по отношению к обрабатываемой заготовке до определенного размера. В конце нарезания резьбы на плашку действует максимальная нагрузка. Чтобы избежать поломок плашек, необходимо применять оснастку с предохранительными устройствами от перегрузок.

Для нарезания наружных резьб на болтах, винтах, трубах и других деталях широко применяются резьбонарезные головки с режущими элементами в виде круглых гребенок или плоских плашек, установленных в корпусе головки в тангенциальном или радиальном направлениях (рис. 15.18). Они бывают самоот- крывающиеся и регулируемые, вращающиеся и невращающиеся. У самооткрывающихся вращающихся головок в конце процесса нарезания резьбы происходит их автоматическое раскрытие с помощью специальных устройств (упоров, рукояток и т. п.), быстрый отвод от заготовки без свинчивания и автоматическое закрытие. Невращающиеся ШШК в конце хода раскрываются автоматически, а закрываются вручную, с помощью рукоятки.

Рис. 15.18. Типы резьбонарезных головок: а — с круглыми гребенками; б — с тангенциальными плашками; в — с радиальными плашками

Наибольшее распространение получили резьбонарезные головки с круглыми гребенками. Они более технологичны в изго-

21 -1924

товлении, имеют шлифованную резьбу и допускают большое количество переточек. Круглые гребенки подобны многониточным круглым фасонным резцам с кольцевыми резьбовыми витками. Они имеют передний угол чь-м 10..ЛИ* и угол заборного конуса Ф = 20°. Передняя поверхность гребенки затачивается под осевым углом А, (рис. 15.19).

Рис. 15.19. Конструкция и геометрические параметры круглой гребенки

Каждая гребенка комплекта нумеруется и устанавливается так, чтобы ее витки совпадали со впадинами нарезаемой резьбы, т. е. со смещением вдоль оси относительно предыдущей гребенки на величину, равную шагу резьбы, деленному на число гребенок.

При установке оси гребенок должны быть наклонены к оси заготовки под углом подъема нарезаемой резьбы (рис. 15.20) [10]:

Тогда фактический осевой угол А., будет равен А,, = А, + т =6...7°.

Длина гребенки /= /, + /₂ > (7...8)Р.

При установке в рабочее положение центр гребенки располагается выше центра заготовки на расстоянии И. Поскольку гребенки установлены в корпусе головки под углом т, то вершины

Рис. 15.20. Установка резьбонарезной гребенки относительно заготовки: а — по высоте; 6 — относительно оси заготовки; в — изменение углов у и а в зависимости от установки гребенки по высоте (относительно оси вращения заготовки)

режущих зубьев находятся на разном расстоянии С от оси заготовки. Вследствие этого изменяются передние и задние углы, полученные при заточке гребенок. Расстояние С оказывает влияние на работоспособность головки, самоподачу инструмента и качество нарезаемой резьбы.

При С = 0 углы у и а совпадают с углами заточки, при С> 0 угол у увеличивается, а угол а уменьшается, если С< 0, то угол у уменьшается, а угол а увеличивается. Когда вершина зуба лежит на линии, соединяющей центры заготовки и гребенки, задний угол а = 0, так как в этой точке совпадают касательные к поверхности заготовки и круглой гребенки. При а = 0 гребенка не может работать, поскольку на ее режущей части задний угол должен иметь положительное значение. Сечение гребенки в конце режущей части называют профилирующим и по нему производится настройка резьбонарезной головки. Вершины зубьев калибрующей части за этим сечением располагаются выше центра заготовки, и задний угол на них получается отрицательным. Происходит не резание, а ввинчивание калибрующей части в нарезанную резьбу и самозатягивание головки. Рациональное значение превышения вершины зубьев гребенки в этом сечении С =0,2 мм для резьб с шагом Р= 1 мм и С =0,1 мм для резьб с Р=2 мм. Увеличение превышения сопровождается ухудшением шероховатости поверхности резьбы.

21*

5. Резьбонарезные фрезы и резцовые головки

Нарезание наружных и внутренних резьб фрезерованием — более производительный метод формирования резьбы, чем точение. Он может осуществляться гребенчатыми (рис. 15.21), дисковыми (рис. 15.22) фрезами и головками для вихревого нарезания резьбы (рис. 15.23) [10].

Гребенчатая резьбонарезная фреза представляет собой заты- лованную фрезу с кольцевыми канавками, соответствующими профилю резьбы, т. ш. как бы набор дисковых фрез, выполненных на ©дном Для формирования режущих зубьев вдоль

о

Ид

си фрезы прорезаются прямые или винтовые стружечные канавки, а зубья затылуются по архимедовой спирали. Интервал

Р

Рис. 15.22. Наршше резьбы дисковой фрезой

ис. 15.21. Нарезание резьбы гребенчатой фрезой

м

Рис. 15.23. Схемы вихревого резьбофрезерования многорезцовыми головками: а — схема головки; б — конструкция резца

ежду соседними профилями соответствует шагу резьбы, поэтому одним инструментом можно нарезать резьбу только определенного шага разных диаметров.

О

^я

^ЛФ *

ЮООУф

ти/ф

сь фрезы устанавливается параллельно оси заготовки (см. рис. 15.21). Фреза вращается со скоростью У_ф, врезается в заготовку на высоту профиля резьбы с радиальной подачей *У_р = 8_г2п_ф (где п_ф — частота вращения фрезы) и затем перемещается вдоль оси заготовки с подачей -Р на величину одного шага резьбы. Врезание происходит примерно за ^х/₆ оборота заготовки, поэтому полное нарезание резьбы происходит за 1,1... 1,3 оборота заготовки. Соотношения между частотой вращения детали и фрезы определяются по следующим формулам:

где — подача на один зуб фрезы, мм; 2 — число зубьев (стружечных канавок) на торце фрезы; */₀ — средний диаметр резьбы, мм; </_ф — диаметр фрезы, мм; У_ф — скорость резания, м/мин.

Для фрез из быстрорежущих сталей 1ф = 25...30 м/мин; для твердосплавных фрез = 60... 120 м/мин/Подача на зуб выбирается в зависимости от свойств обрабатываемого, инструментального материала и требуемого качества обработки (8_г= 0,03... ...0,15 мм).

Фрезерование резьб гребенчатыми фрезами целесообразно при длине резьбы /<100 мм и шаге Р<6 мм. При больших размерах резьбы возникают большие силы резания и снижается

точность обработки. Недостатком гребенчатых фрез является искажение угла профиля нарезаемой резьбы из-за несовпадения траектории движения точек режущих кромок фрезы с профилем резьбы в сечении, перпендикулярном к оси заготовки (окружность — у фрезы, архимедова спираль — у резьбы). Однако эта погрешность небольшая и, как правило, не выходит за пределы допуска на угол профиля крепежных резьб с мелким шагом.

Диаметр гребенчатых фрез ДН нарезания наружных резьб */_ф = 40...90 мм, для внутренних резьб ** в зависимости от диаметра отверстия в заготовке (^/₃), с1_ф = (0,85...0,9)*/₃, обычно */_ф = 10...40 мм. Длина фрезы должна быть больше длины нарезаемой резьбы Ш 2...3 шага, Ь = 15...100 мм. Число зубьев гребенчатых фрез определяется из соотношения* 2 = 1,57винтовые канавки делают с углом наклона со = 5...15°. Они обеспечивают более равномерную работу фрезы, однако при этом на боковых кромках зубьев формируются разные по величине передние углы: с одной стороны положительные, с другой — отрицательные, что ухудшает условия резания и качество поверхностного слоя. Передний угол у быстрорежущих фрез берется в зависимости от свойств обрабатываемых материалов. Для сталей труднообрабатываемых, чугуна, бронзы и латуни у = 0°, для стаде! средней твердости у = 3...5", для цветных металлов и сплавов у = Ю...12⁰. При положительных передних углах необходимо проводить расчеты и по необходимости корректировать профиль резьбовой части фрезы в плоскости передней грани.

Для нарезания резьб большой глубины, диаметров и длины (ходовых винтов, червяков и т. п.) применяют дисковые фрезы, которые могут работать с большими подачами и нарезать резьбу за один проход. Ось оправки дисковой фрезы устанавливается под углом подъема т к оси заготовки по среднему диаметру (см. рис. 15.22), фреза совершает вращательное движение, обеспечивающее заданную скорость резания, а заготовка — вращательное и поступательное движение вдоль своей оси с подачей на оборот, равной шагу резьбы.

Дисковые фрезы Изготавливаются диаметром 60... 180 мм с числом зубьев 2'=34...40 и обеспечивают обработку с высокой производительностью и качеством обработанной поверхности. При нарезании крупных трапецеидальных резьб для снижения сил резания и повышения стойкости используют фрезы, у которых в шахматном порядке через один зуб удаляют боковые режущие кромки, но оставляют вершинные кромки. При этом каж-

дый зуб работает одной боковой режущей кромкой с в 2 раза большей толщиной среза. Для контроля фрез после переточки один зуб оставляют с полным профилем.

Скоростное нарезание крупных наружных резьб большой длины производится также головками для охватывающего или вихревого фрезерования (см. рис. 15.23). В корпусе головки устанавливаются от 2 до 12 твердосплавных резцов. Головка монтируется на суппорте токарного станка с наклоном к оси заготовки под углом подъема резьбы и вращается от индивидуального мотора с частотой 100...500 об/мин.

Заготовка вращается от шпинделя станка со скоростью круговой подачи в направлении, противоположном направлению вращения головки с резцами. В свою очередь, головка перемещается вдоль оси заготовки со скоростью подачи на один оборот заготовки, равной шагу нарезаемой резьбы. Центр вращения головки смещен относительно оси заготовки, поэтому каждый резец вступает в контакт с заготовкой периодически и срезает короткую стружку переменного сечения. Такая стружка легко удаляется из зоны резания. Процесс «вихревого» фрезерования протекает неравномерно, с большими динамическими нагрузками, вибрациями и требует высокой жесткости технологической системы. Производительность «вихревого» фрезерования резьбы в 3...4 раза выше производительности при нарезании резьбы точением .и обычным фрезерованием. При этом обеспечивается высокое качество поверхности резьбы.