3068

который, также как и метчик для осуществления самоустановки и самозатягивания, должен иметь определенную подвижность вдоль оси резьбы и в плоскости перпендикулярной к оси. С этой целью применяют аналогичные плавающие патроны [24].

Резьбовые фрезы применяют для нарезания наружных и внутренних резьб как на цилиндрической, так и на конической поверхностях. Резьбовые фрезы по конструкции бывают следующих типов: многопрофильные (многониточные) гребенчатые групповые, гребенчатые сборные охватывающие фрезы, а также однопрофильные (однониточные) дисковые и пальцевые фрезы.

Схемы нарезания резбы с использованием гребенчатых групповых фрез показаны на рис. 13.9. Ось фрезы располагается параллельно оси вращающейся заготовки, фреза вращается в обратном направлении и врезается на глубину t, равную высоте профиля резьбы t = hз. Затем за период 1,25…1,5 оборота заготовки фреза перемещается в осевом направлении с подачей s, равной шагу нарезаемой резьбы s = P. В результате происходит одновременное нарезание по всей резьбовой поверх-

гут непосредственно примыкать к ступени вала (рис. 13.9, а) или торцу глухого отверстия (рис. 13.9, б). Такие фрезы обладают высокой стойкостью, что позволяет их эффективно использовать при обработке вязких и твердых сталей. Обработку выполняют на резьбонарезных станках моделей 563А, 563В, 5К63, КТ85 и др. Режимы резания при фрезеровании резьбы с шагом Р = 0,8…3,5 мм составляют: скорость v = 30…75 м/мин, подача для стальных заготовок sz=0,02 – 0,1 мм/зуб, для чугунных sz = 0,06 – 0,14 мм/зуб.

Резьбонарезные головки представляют собой сборный, охватыва-

331

ющий инструмент сложной конструкции, составленный из комплекта круглых гребенок или плоских плашек (рис. 13.10). Плашки располагают относительно нарезаемой заготовки с равным угловым шагом ради-

Наибольшеераспространениеполучилисамооткрывающиесяголовкискруглымигребенками(рис. 13.10, а). Привращениизаготовкиголовка со сведенными гребенками подводится в осевом направлении и выполняет нарезание резьбы. При выходе на упор, соответствующий требуемой длине нарезаемой резьбы, гребенки выходят из резьбы, головка раскрывается и возвращается в исходное осевое положение. В результате отпадает необходимость обратного свинчивания, что значительно повышает производительность резьбонарезания. Наружный диаметр нарезаемой заготовки dз можно рассчитать по формуле

dз = d − k Р,

гдеd – номинальныйдиаметрнарезаемойрезьбы, мм, Р– шагрезьбы, мм, k – коэффициент, равный для чугуна 0,10, для стали – 0,15 и 0,20 – для бронзитвердыхлатуней.

Скорости резания при нарезании резьб диаметром d = 6…50 мм с использованием резьбонарезных головок составляют: для стальных заготовок v = 5,5…17 м/мин, для чугунных v = 12,0…30 м/мин, а для заготовок из бронз и латуней v = 14,0…34 м/мин.

Дисковые и пальцевые резьбовые фрезы применяют на резьбофрезерных станках для нарезания крупно-профильных трапецеидальных, прямоугольных и других винтовых поверхностей на ходовых винтах. Ходовой винт базируется в центрах по горизонтали, вращается nз и перемещается с осевой подачей sпр (рис. 13.11). Дисковая резьбовая

332

фреза вращается v и устанавливается так, что ее ось вращения располагается относительно оси заготовки под углом подъема винтовой линииβ. Дляуменьшенияпрогибаходовоговинта применяютподвижныелюнеты, вкоторыхвинт имеет дополнительную опору по наружной цилиндрической порверхности, которую предварительно шлифуют с достижением точности по

h6, h7.

Применяемые резьбофрезерные станки работают в полуавтоматическом цикле, скорость резания при использовании твердосплавных фрез 120…200 м/мин. Все этообеспечиваетвысокуюпроизводительностьнарезаниявинтовой поверхности.

Вихревое нарезание осуществляется специальными охватывающими резцовыми головка-

ми, у которых количество применяемого режущего инструмента равно или кратно двум. Нарезание выполняют на специальных или на модернизированных токарных станках. Ходовой винт, установленный в центрах по горизонтали, вращается nз (рис. 13.12), а охватывающая резцовая головка вращается v и перемещается вдоль ходового винта с осевой подачейsпр. ВершинырезцовустанавливаютвголовкепоокружностиDР большей, чем наружный диаметр нарезаемой резьбы dН. При этом центр резцовойголовкисмещенотносительноцентразаготовкинавеличинуе:

е = (DР − dН) / 2 + t,

где t – глубина профиля резьбы.

Принимают: DР = dН + (6÷8) мм при dН= 30…40 мм и DР = dН + + (8÷10) мм при dН = 41…60 мм.

Это наиболее производительный метод нарезания. Обработка выполняется на высоких скоростях резания несколькими резцами. Скоростьрезанияприиспользованиитвердосплавныхрезцовv = 250…300 м/мин, круговая подача sкр= 0,2…0,5 мм/об резца. Достигают точность ходовых винтов по 3,4 классу.

Накатыванние резьбы представляет собой наиболее производительный метод получения резьбовой поверхности, основанный на пластическомдеформированииметаллазаготовкибезснятияснеестружки. Получениерезьбовойповерхностипутемнакатыванияимеетрядпреимуществ:

333

–экономия металла на 10…30 % , получаемая в результате отсутствия отходов в стружку при диаметре исходной заготовки меньшем, чем диаметр получаемой резьбы;

–повышение усталостной прочности резьбы на 20…40 %, получаемой в результате образования наклепа на резьбовой поверхности;

–повышение точности резьбы и качества шероховатости поверхности до уровня резьбошлифования;

–повышение производительности резьбонарезания до восьми и более раз.

Накатыванние резьбы может осуществляться следующими способа-

а = d + 0,5 (D1 + D2),

где D1, D2 – наружные диаметры роликов; d – внутренний диаметр накатываемой резьбы.

334

Режимы накатывания: скорость v = 80…100 м/мин для стали с σв ≤ 400 и v = 40…60 м/мин для стали с σв > 600 МПа. В результате накатывания получают шестую-седьмую степени точности по наружному диаметру резьбы, шероховатость поверхности резьбы Ra = 2,5...0,63, отклонения по среднему диаметру 0,03…0,05 мм, наибольшая накопленная ошибка шага на длине 25 мм составляет

0,02…0,04 мм.

Резьбонакатные головки представляют собой сборный инструмент (см. рис. 13.13, б), у которого на корпусе 1 на осях установлены ролики 2. Ролики, установленныеподугломподъемавинтовойлинииβ, вращаются вокруг своей оси. Они имеют заборную часть для захода на заготовку и смещены по шагу Н друг относительно друга на Н/n, где n – количество установленных роликов. При осевом перемещении головки на вращающуюся заготовку происходит накатывание резьбы. В конце накатывания головка свинчивается обратным вращением. Наибольшее распространение получили самораскрывающиеся головки, у которых в конце накатывания ролики расходятся и головка быстро отводится назад. Вращающиесяголовкиприменяютнастанкахавтоматах, невращающиеся головки – на револьверных станках. Головки применяют для накатывания как остроугольных, так и трапециидальных резьб диаметром до 52 мм с шагом до 5 мм.

Плоскиерезьбонакатныеплашки(см. рис.13.13, в) представляютсобойнаиболеепростойинструмент, однакоонинеобеспечиваютстабильности диаметра накатываемой резьбы. Плашки применяют для накатываниярезьбынаболтах, винтах, шурупах, шпильках. Плашкиустанавливаютпараллельнонарасстоянии, соответствующемвнутреннемудиаметрурезьбы, приэтомвиткирезьбыимеютсмещениена0,5 Н. Накатывание выполняют на плосконакатных станках, скорость накатывания v = 5…7 м/мин для материала с σв ≤ 600 МПа и v = 15…25 м/мин для материала с σв > 600 МПа. Точность накатываемой резьбы во многом зависит от точности исходной заготовки, к которой предъявляют повышенные требования. Допуск на диаметр заготовки устанавливают в пределах 0,65…0,75 от допуска на средний диаметр накатываемой резьбы, а шероховатость поверхности не ниже Ra 3,2...2,5.

Отделочнуюобработкурезьбыосуществляютнапрецизионныхрезьбонарезных станках или на резьбошлифовальных станках после закалки винтовойповерхности. Подотделкуточениемоставляютмалыеприпуски 0,05…0,1 мм. Скоростьрезанияприотделкиточением~ 5 м/мин.

335

поворота зубчатого колёса на шаг между зубьями. Фреза 1 вращается, создавая главное движение резания v, а заготовка 2, установленная на столе станка, перемещается в осевом направлении со скоростью продольной подачи sпр. По окончании фрезерования одной впадины стол отводят в исходное положение и с помощью делительной головки заготовку поворачивают на угол 360о / z, то есть на 1 / z часть полного оборота колеса, где z – число нарезаемых зубьев.

Таким образом эвольвентная боковая поверхность зубьев и промежуток между ними получается путем копирования профиля модульной фрезы, а точность шага между зубьями определяется точностью делительной головки.

Дисковые фрезы применяют для нарезания зубчатых колес малых модулей, пальцевые – для зубчатых колес средних и больших модулей m 8 мм, а также для нарезания шевронных зубчатых колес. Скорость резания для дисковых фрез из быстрорежущей стали v 20…30 м/мин, продольная подача на оборот фрезы sпр 1,…2,5 мм/об. Скорость резания для пальцевых модульных фрез из быстрорежущей стали v 25…35 м/мин, апродольнаяподачавпределахsпр 0,06…0,25 мм/об.

Этот метод применяют для нарезания зубчатых колес невысокой (8 12) степени точности. При этом производительность обработки на универсально-фрезерныхстанкахтакжеявляетсяневысокой. Однакопреимуществом данного метода является его простота и доступность – возможность нарезания зубчатых колес на универсальных станках в различных мастерских без применения специального зуборезного оборудования.

Нарезание зубчатых колёс по методу обкатки (огибания) выполняют на специальных зуборезных станках, где в качестве зуборезного инструментаиспользуютчервячныефрезы, долбяки, режущиерейки(гребенки), обкатные резцы. Боковая поверхность нарезаемых зубьев формируется при этом как огибающая последовательных положений режущих кромок инструмента при их движении относительно заготовки. При вращении червячная фреза создает геометрию режущей (производящей) рейки, которая, зацепляясь с колесом, осуществляет его нарезание (см. рис. 13.15, а). В свою очередь, долбяк при осевом перемещении и вращении создает геометрию режущего (производящего) колеса, которое, зацепляясь с заготовкой, нарезает зубья (см.рис. 13.15, б). Требуемую последовательность положения режущих кромок инструмен-

337

та относительно формируемого профиля зубьев получают в результате кинематически связанных движений резания и подачи, создаваемых зуборезным станком, что определя-

режущие кромки которых расположены по винтовой поверхности. Частота вращения заготовки nз и фрезы nи связаны между собой отношением

nз / nи = iо k / zз,

где k – число заходов червячной фрезы; zз – число зубьев нарезаемого колеса;

338

iо – передаточное отношение кинематической цепи обката.

Это основной метод нарезания зубчатых колес для модулей m = 0,5 ÷ 20 мм. При модуле до m = 2,5 мм нарезание выполняют в один проход, при больших модулях выполняют черновое и чистовое нарезания за несколько проходов. Режимы обработки: скорость резания для фрез из быстрорежущей стали v = 30…65 м/мин, для твердосплавных червячныхфрезv = 110…200 м/мин; продольнаяподачаприпредварительном нарезании sпр = 1,5…4 мм на оборот заготовки; при чистовой обработке подачу sкр выбирают с учетом требований шероховатости – для Rа = 1,25 мкм она составляет sкр= 0,5 мм/об, а для Rа = 2,5 ÷ 5мкм sкр= 1…2 мм/об. Гарантированнодостигают8-ю, анановыхстанкахи7-юстепе- ни точности колеса.

Повышения производительности при зубофрезеровании достигают применением многозаходных червячных фрез, путем одновременного нарезания нескольких зубчатых колес, а также увеличением диаметра фрезы и применения твердосплавных композиционных инструментальных материалов.

Нарезание зубчатых колес долбяком выполняют на зубодолбежных станках в основном для модулей m = 2 ... 8 мм. В процессе резания окружныескоростидолбякаинарезаемогоколесананачальныхокружностях равны. В соответствии с этим частота вращения заготовки nз и инструмента nи, а также число располагаемых на них зубьев zз и zи связаны между собой передаточным отношением

i = nи / nз = zз / zи.

Косозубыецилиндрическиеколесанарезаютспомощьюкосозубых долбяков. Для зубчатых колес с модулем до m = 2 мм нарезание выполняют за один проход, при больших модулях от m = 2 мм до m = 4 мм нарезание выполняют за два прохода – черновое и чистовое. Зубчатые колеса с модулем m > 4 мм нарезают за три и более проходов.

Скоростьрезанияпридолблениивыбираютсучетомкруговойподачи sкр и модуля m в пределах v = 15…45 м/мин. С увеличением круговой подачи и модуля скорость резания уменьшается. Радиальная подача долбяка связана с круговой подачей соотношением sр = (0,1…0,3) sкр. Для колес смодулямиm = 2…6 ммкруговаяподачаприпредварительномнарезании составляетsкр = 0,35 мм/дв.ход, апричистовомsкр= (0,25…0,22) мм/дв.ход. Сувеличениеммодуляподачаsкр уменьшается.

Долблением достигают 8-ю, 7-ю степени точности колеса, шеро-

339

ховатость поверхности зубьев Rа = 1,25 мкм. Важным преимуществом этого метода является возможность нарезания многовенцовых зубчатых колес при расстоянии между венцами 3 ... 5 мм. При таком малом расстоянии нельзя применять зубофрезерование, так как происходит зарезание смежных венцов. Кроме того зубодолбление является практически единственным способом нарезания колес внутреннего зацепления среднего и малого диаметров.

На специальных станках выполняют долбление (зубострогание) с использованием режущей рейки. Этот процесс менее производителен, чем нарезание долбяком. Однако на этих станках можно относительно просто нарезать косозубые колеса путем разворота режущей рейки на соответствующий угол.

В крупносерийном и массовом произвдствах для нарезания прямозубых цилиндрических колес применяют зубодолбежные головки, которые по методу копирования одновременно нарезают все впадины между зубьями. Фасонные резцы, определяющие профиль зубчатого венца, за каждый двойной ход перемещаются к центру колеса на величину радиальной подачи. Нарезание колеса заканчивается после нескольких двойных ходов при заглублении резцов на полную глубину зуба.

Зуботочение долбяком осуществляют на специальных станках. Долбяк при этом методе выполняет роль огибающего резца, который вращается, зацепляется с колесом и перемещается вдоль оси, осуществляя точение зубьев. Это наиболее производительный метод зубонарезания. Он обеспечивает 7-ю степень точности нарезаемого колеса, профиль зубьев которого также формируется по методу обката. Зуботочение долбяком по производительности в 3-4 раза выше, чем зубофрезерование.

Накатывание зубчатого венца выполняют на специальных установках. Накатываниепредставляетсобойметодполучениязубчатоговенца без снятия слоя материала. Формирование требуемого профиля зубьев происходит в результате пластического деформирования металла под действием зубонакатного инструмента – накатника (рис. 13.16).

При накатке происходит уплотнение металла и ориентация его волокон по профилю зуба. В результате повышаются прочностные характеристики зубьев – износостойкость, усталостная прочность. У накатанных зубьев статическая прочность на излом и износостойкость в 1,5…3 раза выше, чем у зубьев, полученных зубофрезерованием.

340