6. Режимы резьбонарезания

Назначение режимов резания при резьбонарезании состоит в выборе рациональной скорости резания и толщины слоя металла, снимаемого за один проход или одним зубом, при заданной стойкости инструмента.

Скорость резания резьбовыми резцами, одно- и многодисковыми фрезами определяют по эмпирической формуле [3] у _ Су ’ К у :

Т^тР^х 8^у₂ -

где 8_г — круговая подача заготовки (или фрезы), мм/зуб; Р — шаг резьбы, мм; Т^т — заданная стойкость инструмента, мин; С_у — коэффициент, учитывающий условия работы; К_у— поправочный

коэффициент на обрабатываемый материал, инструментальный материал и вид инструмента; т, X, У— показатели степеней.

Скорость резания метчиками, круглыми плашками и само- открывающимися резьбовыми головками рассчитывают по формуле

СуКуй*'

'рт рХ ’

где (1 — наружный диаметр резьбы, мм.

Однако следует иметь в виду, что рассчитанные по заданной стойкости инструмента скорости резания могут оказаться очень большими с учетом требований к качеству нарезаемой резьбы, расположению резьбовой поверхности и безопасности труда. Производственный опыт показывает, что при нарезании резьбы круглыми плашками на заготовках из сталей повышенной пластичности скорость резания V<2 м/мин, а при обработке менее пластичных и более твердых сталей К» 4...5 м/мин. Рациональными скоростями резания самооткрывающимися резьбонарезными головками являются У< 16 м/мин, а метчиками — V- 10...20 м/мин. Быстрорежущими автоматическими метчиками можно нарезать резьбу в гайках со скоростью резания У<50 м/мин. При нарезании резьбы резцами с выходом в канавку шириной / скорость резания ограничивается временем х на отвод резца:

У<

ЮООРс

Для осуществления процесса нарезания резьбы к заготовке или инструменту необходимо приложить крутящий момент большей величины, чем суммарный момент от сил резания и сил трения на боковых поверхностях зубьев, участвующих в процессе резания и формирования резьбы. Теоретические методы расчета крутящих моментов, так же как и сил резания, не дают приемлемых для практики результатов по точности. Поэтому расчет крутящих моментов, Н • м, проводится по формулам, которые разрабатываются по результатам экспериментального измерения крутящих моментов динамометрами и имеют следующий вид:

М_кр = С_мК_и(1^х*Р^уV

где С_м, Х_м, У_м — коэффициент и показатели степеней для базового обрабатываемого материала, вида и условий обработки; К_ц —

поправочный коэффициент, учитывающий изменение обрабатываемого и инструментального материала, вида и условий обработки.

6. Накатывание и раскатывание резьбы

Накатывание и раскатывание резьбы представляет собой процесс формирования резьбы без снятия стружки холодным пластическим деформированием поверхностного слоя заготовки, при котором металл заполняет впадины между витками резьбы инструмента. Накатывание широко применяется в массовом и крупносерийном производстве. Оно обеспечивает высокую производительность, низкую шероховатость поверхности, повышение эксплуатационных свойств деталей с резьбой. Однако для этого необходимо более точно подбирать размер заготовки, инструмента и режимы накатки для избежания перенаклепа металла и снижения его свойств.

Разработано большое число способов накатывания, конструкций станков, инструментов и технологической оснастки для ее осуществления. Наибольшее распространение получили резь- бонакатныё плоские плашки, ролики, головки и накатники.

Плоские плашки применяют для накатывания наружных резьб различного профиля (метрических, упорных, трапецеидальных и т. п.), а также червяков, кольцевых и винтовых канавок, рифлений. Они работают в комплекте из двух плашек. Одна плашка крепится неподвижно на столе станка, а вторая — на ползуне станка, который в процессе накатывания совершает возвратно-поступательное движение (рис. 15.24) [10].

Для. лучшего захвата заготовки и постепенного формирования резьбы неподвижная плашка имеет заборную часть /,, расположенную под углом <р. Кроме того, она имеет калибрующую часть /₂ и выходную (сбрасывающую) часть, аналогичную заборной части, для переустановки плашки при износе. Длина подвижной плашки делается больше длины неподвижной плашки на 15...25 мм, чтобы на обратном ходе подвижная плашка не испортила накатанную резьбу. Длина заборной части на неподвижной плашке должна обеспечить при накатывании не менее 1—2 оборотов заготовки, поэтому при накатывании резьб обычной точности с шагом Р> 1 мм /,ш(1...2)ти/₂, где ё₂ — средний диаметр резьбы, для резьб повышенной точности /, = (З...4)л^₂-

Рабочий ход Холостой ход

а

Выходная Калибрующая Заборная часть - часть часть

1

б

Рис. 15.24. Накатывание резьбы плоскими плашками: а — схема накатывания; б — элементы резьбы на неподвижной плашке

На рабочие поверхности плашек фрезерованием и шлифованием нанесены развернутые витки резьбы с рэ®Ш наклона в направлении движения, равным углу подъема накатываемой резьбы. Плашки устанавливаются так, что витки подвижной и не- подвжной плашек смещены вдоль оси заготовки относительно друг друга на половину шага резьбы, т. е. выступы витков подвижной плашки точно попадают во впадины витков неподвижной плашки. Глубина захвата плашек выбирается такой, чтобы расстояние между плашками в начальной части было больше диаметра заготовки.

Калибрующая часть плашки служит для окончательного формирования резьбы, поэтому витки на ней имеют полный профиль. Длина калибрующей части должна быть такой, чтобы

обеспечить несколько оборотов заготовки, обычно /₂ = (2...3)я^/₂. Тогда общая длина неподвижной плашки 2/, + /₂ = (5...8)ти/₂, а ее ширина должна быть на 2—3 шага больше длины накатываемой резьбы.

Производительность накатывания резьб диаметром </= 1,5... ...25 мм на станках-автоматах составляет 450... 1600 шт./ч. Точность накатанных резьб не выше Ь6.

П роцесс накатывания наружных резьб роликами (рис, 15.25) [10] более совершенный, чем накатывание плашками, однако менее производительный. Накатывание роликами формирует более точную резьбу с меньшей шероховатостью поверхности. Оно может производиться на заготовках диаметром 2..,60 мм из малопластичных материалов и полых заготовках.

	V
			Г
р			71^2		ТФ2 \

б

Рис, 15.25. Накатывание резьбы круглыми плашками с радиальной подачей: а — схема накатывания; б — развертка витка резьбы ролика; 7, 2 — накатные ролики; 3 — заготовка; 4 — опорная линейка

Заготовка помещается между двумя роликами, которые п процессе накатывания вращаются в одном направлении, а заготовка — в противоположном. Ведущий ролик вращается от привода станка и перемещается со скоростью подачи по направлению к заготовке и второму ролику. Заготовка устанавливается на опорную линейку так, что ее ось располагается ниже линии центров роликов на 0,1...0,6 мм. Это обеспечивает прижим заготовки к опорной линейке и непрерывный контакт с роликами. По окончании формирования резьбы радиальная подача роликов прекращается, однако ролики вращаются и происходит калибрование резьбы.

Направление резьбы на роликах обратное накатываемой, а по оси они смещены на полшага относительно друг друга, т. с. выступы витков одного ролика расположены против впадин другого ролика.

В процессе накатывания при вращении роликов осевого перемещения заготовки нет, что позволяет накатывать резьбу на заготовках с буртиками и конических поверхностях.

Качество накатываемой резьбы повышается с увеличением диаметра накатных роликов, так как снижается удельное давление на заготовку, повышается их жесткость и износостойкость. Если диаметр ролика больше диаметра заготовки, то на нем должна быть нанесена многозаходная резьба, так как /)₂ = М₂, где Г>₂ — средний диаметр резьбы ролика, / — число заходов резьбы. Ролики изготавливают с наружным диаметром 90...250 мм и шириной 2? = 45...250 мм.

Кроме рассмотренной выше существует много других схем накатывания резьбы роликами и их конструкций. Для формирования внутренних резьб путем пластических деформаций применяются накатники (раскатники). Они подобны метчикам, но не имеют стружечных канавок и режущих зубьев. В отличие от роликов и накатных плашек при холодном пластическом деформировании накатниками происходит не трение качения, а трение скольжения, которое вызывает более интенсивный износ инструмента. Однако накатники более прочные, обработанные резьбы имеют большую точность, более высокое качество поверхностного слоя и лучшие эксплуатационные свойства.

Особенно эффективно применение накатников (раскатни- ков) для обработки резьб в пластичных, вязких материалах, в листовых заготовках из цветных металлов с длиной резьбы меньше диаметра, для нДкатки резьб в глухих отверстиях.

Накатники изготавливают в основном из инструментальных легированных сталей, для небольших диаметров (*/ < 8 мм) эффективно применение накатников из быстрорежущих сталей, которые имеют более высокую стойкость. Для резьб диаметром (I > 20 мм целесообразно использовать твердосплавные накатники монолитные, с напайными пластинками или механически закрепленными вставками. Они обладают очень высокой стойкостью, но очень сложные в изготовлении и дорогие.

Рабочая часть накатника, как и метчика, состоит из заборной и калибрующей части. Заборная часть представляет собой усеченный конус с резьбой и углом (р = 45° для глухих отверстий и <р= 10... 15^е для сквозных отверстий. Исходный диаметр отверстия под накатку предварительно определяется по формуле

Затем он уточняется экспериментально.

Накатываемая в отверстиях резьба может иметь открытый (например, остроугольный) и закрытый (например, трапецеидальный) контур. При накатывании резьбы с открытым контуром на ее вершинах образуются винтовые канавки в результате пластических деформаций и недостаточного заполнения металлом впадин резьбы накатника. Для накатывания требуется меньший крутящий момент, накатники менее нагружены и их стойкость выше стойкости накатников для резьб с закрытым контуром.

Калибрующая часть накатника предназначена для окончательной обработки и калибровки резьбы. Для этого на длине /₂>(5...10)Р она имеет резьбу полного профиля. Наружная цилиндрическая поверхность выполняется с небольшим обратным конусом (0,05...0,10 мм на 100 мм длины) для снижения крутящего момента и устранения возможности защемления накатника в отверстии. После накатывания резьбы и вывода накатника из отверстия происходит небольшое упругое восстановление резьбы и уменьшение ее диаметра. Поэтому средний диаметр резьбы накатника принимается больше среднего диаметра накатываемой резьбы с1₂ на ²/з ^поля допуска, а наружный диаметр — больше диаметра резьбы с1 на величину 0,15Р. Эти средние соотношения установлены экспериментально и уточняются при отработке процесса накатывания резьбы на конкретных деталях.

Резьбонакатные головки применяют для накатывания наружных резьб диаметром (I-3...90 мм на специальных, универсаль-

н

Рис. 15.26. Резьбонакатные головки:

?■ а — аксиальная; б — тангенциальная

ых станках или вручную. Разработано и используется большое количество различных конструкций резьбонакатных головок, основными рабочими элементами которых являются ролики небольших диаметров. Процесс накатывания резьбы может осуществляться с аксиальной (осевой) подачей заготовки (или головки), а также с тангенциальной подачей головки (рис. 15.26).

Ролики головок, работающих с аксиальной подачей, имеют кольцевые канавки (витки), смещенные по оси на величину Р/п, где п — число роликов. Они устанавливаются в корпусе головки под некоторым углом к оси заготовки, близким к углу подъема резьбы. Для лучшего захода ролики имеют с двух сторон заборную часть длиной | & 1,5Р с полным или неполным профилем резьбы.

Резьбонакатные головки с аксиальной подачей применяют для накатывания метрических, трубных, трапецеидальных и других резьб диаметром с1= 12...90 мм с шагом до 10 мм, а также для накатывания резьбы на длинных и полых заготовках с толщиной стенки 2...4 мм.

Число роликов у большинства головок п- 3...4, но может доходить до 10 у крупных головок. В начале процесса накатывания резьбы на длине (2...3)Р используют принудительную подачу, равную шагу на один оборот заготовки. Затем подача отключается и накатывание идет с самоподачей.

Головки, работающие с тангенциальной подачей, обычно устанавливаются на суппорте станка. Наибольшее применение нашли головки с двумя роликами. Ролики имеют винтовые резьбовые витки с направлением, обратным направлению резьбы на детали. Число заходов резьбы роликов зависит от шага резьбы и

числа заходов / = 2...6. Оно должно быть таким, чтобы углы подъема резьбы на роликах и заготовке были одинаковыми. Оси роликов параллельны оси заготовки, их ширина должна быть больше длины накатываемой резьбы, а профиль витков одного ролика — смещен на половину шага относительно профиля другого ролика. Головки бывают как с синхронным (через зубчатую передачу), так и с несинхронным вращением.

Головка подводится к заготовке, ролики касаются ее наружной поверхности, и головке сообщается тангенциальная подача. Накатывание резьбы продолжается до тех пор, пока оси роликов не окажутся в одной вертикальной плоскости с осью заготовки. Резьбовые головки с тангенциальной подачей используют для накатывания резьб диаметром с1 = 3...52 мм.