книги из ГПНТБ / Шнейдер, Юрий Григорьевич. Холодная бесштамповая обработка точных деталей давлением

Оба способа накатывания резьбы роликами, вращающимися

сразличной скоростью, позволяют значительно повысить произво­

дительность двухроликовых резьбонакатных станков за счет устра­ нения холостых ходов, связанных с перемещением подвижной бабки

содним из роликов, и автоматизации загрузки заготовок.

Другой путь повышения производительности двухроликовых

резьбонакатных станков — оснащение их специальными автомати­ чески действующими загрузочными устройствами, обеспечивающими

непрерывную механическую подачу заготовок. Как за рубежом, так и в Советском Союзе уже создано несколько конструктивных вариан­

тов таких загрузочных устройств, которые в настоящее время про­

ходят испытание в экспериментальных и производственных условиях

(фиг. 60).

Другое направление совершенствования метода накатывания резьбы роликами — повышение точности. Если обработка резьбы 2 и 1-го классов на обычных малоизношенных резьбонакатных стан­ ках не вызывает особых трудностей, то накатывание более точных прецизионных резьб на тех же станках требует соблюдения опре­ деленных условий.

Основными факторами, определяющими точность накатываемой

роликами резьбы, являются:

1) состояние и отладка станка;

2) размеры и точность изготовления резьбонакатных роликов;

3)точность установки роликов на станке;

4)структура металла;

121

5)размер диаметра заготовки и точность его выпсушения;

6)режим накатывания.

Выполнение необходимых условий отладки процесса накатыва­ ния высокоточной резьбы можно уяснить на примере обработки винта микрометра (опыт завода «Калибр») [93].

Точность резьбы микрометрического винта (фиг. 59, в) характе­ ризуется допускаемой погрешностью шага резьбы между двумя лю­ быми витками, равной +0,004 мм для микрометров 2-го класса,

и допускаемыми отклонениями по конусности и овальности в пре­ делах 0,003 мм.

Дополнительные требования в отношении минимального биения резьбы (не более 0,003 мм) по среднему диаметру относительно глад­ кой части микрометра еще более усложняют задачу изготовления такой резьбы методом пластического деформирования. Накатывание резьбы производится по схеме, показанной на фиг. 51, б, и требует незначительной модернизации обычного резьбонакатного станка после тщательной проверки на геометрическую точность всех его

основных узлов.

Основные технические условия, которым должен удовлетворять станок, сводятся к следующему:

1)биение делительной окружности деталей червячной пары привода шпинделей должно быть в пределах 0,02 мм;

2)осевое перемещение шпинделей допускается в пределах 4-н5.мк

3)радиальное биение шпинделей не должно превышать 2 мк

4)непараллельность шпинделей в вертикальной и горизонталь­ ной плоскостях допускается не более 4 мк на всю длину;

5)зазоры в направляющих подвижной бабки не допускаются Средний диаметр резьбы ролика определяется по известной фор­

муле

Dcp = k-dlcp = 16-8,657 = 138,512 мм,

где dlcp — средний диаметр резьбы микровинта с учетом допуска; k — коэффициент кратности.

В данном случае величина среднего диаметра резьбы ролика огра­ ничивалась не возможностями станка (Dcp max ~ 221,325 мм), а коэффициентом кратности и соответствующим ему числом заходов резьбы ролика.

Несмотря на преимущества работы роликами большого диаметра в отношении их стойкости и улучшения условий накатывания, труд­ ности изготовления накатных роликов с большим числом заходов (шлифовальный круг при одной правке не может обработать полностью все заходы одной нитки резьбы) заставляют уменьшать коэффициент

кратности и соответственно число заходов и средний диаметр резьбы накатных роликов.

Наружный диаметр роликов рассчитывается, как обычно, по высоте вершины витка (/2) и увеличивается на 0,01 мм для компен­ сации износа вершины ниток.

При расчете внутреннего диаметра ролика учитывается, что микро­ метрический винт по наружному диаметру резьбы после накатывания

122

не шлифуется и, следовательно, дно впадины резьбы ролика участвует в образовании наружного диаметра резьбы микрометрического винта.

Чтобы увеличить стойкость элемента резьбы ролика, оформляю­ щего наружный диаметр резьбы винта, предусматривается допуск на вдавливание впадины, равный в данном случае 0,01 мм.

на средний диаметр между двумя любыми заходами (0,008 мм). Торцовое биение ролика приводит к искажению угла подъема витков резьбы, поэтому допуск на торцовое биение устанавливается в пределах 0,003 мм. При этом достигается минимальное искажение

угла подъема в пределах 0,002 -н 0,003 мм.

Ролики в комплекте не должны различаться по наружному диа­ метру больше чем на 0,01 мм и по среднему — больше чем на 0,02 мм.

Соблюдение перечисленных условий обусловливает весьма высокие требования к качеству изготовления роликов по точности размеров и формы, чистоте поверхности и термической обработке.

Режим термической обработки применяется обычный для стали Х12М: После этого торцы и отверстия роликов шлифуются идоводятся. Резьба роликов шлифуется в закаленном состоянии без предвари­ тельной нарезки. Шлифование резьбы производится на резьбошли­ фовальном станке однониточным кругом из зеленого карбида кремния

зернистостью М28, твердостью СТ2-СТ1 на керамической связке.

К резьбошлифовальному станку предъявляются высокие требо­ вания в отношении точности шага ходового винта. Отклонение по шагу на всю длину допускается не более 0,002 -н 0,003 мм.

Требуемая точность деления на заходы при шлифовании много-

заходной резьбы ролика достигается с помощью специального диска,

выполненного с высокой точностью. Допуск на окружной шаг дели­ тельных канавок выдержан в пределах + 0,001 мм.

Заготовка ролика при шлифовании резьбы вращалась с числом оборотов 2 об/мин. при окружной скорости шлифовального круга (диаметр 350 мм) около 36 м/сек.

Подача круга на ролик составляла: при предварительных про­ ходах 0,1 -н 0,05 мм, при чистовых проходах 0,01 -н 0,005 мм. Охлаждающая жидкость — 0,2-процентный раствор хромпика.

Точность накатываемой резьбы в значительной степени зависит от тщательности установки роликов на станке. Выверка роликов сводится к следующему:

1)проверка торцового биения с помощью микронного индикатора;

2)проверка осей роликов на параллельность установки с помощью

лекальной линейки;

3)регулировка установки роликов по совмещению резьбовых

ниток.

Другим важным условием успешного накатывания прецизион­

ной резьбы является выбор металла заготовки, а также значения диа­

метра и точности обработки заготовки под накатывание.

Материал микрометрического винта — сталь У12А со структурой мелкозернистого перлита; однородность металла по структуре и осо-

123

бенно по твердости должна быть высокой. При исходной твердости

заготовки HRB = 85 -н 90 колебания значений твердости во всей партии не должны превышать 5 единиц.

При указанных условиях стойкость комплекта накатных роликов

составляет 35 000 микрометрических винтов.

Диаметр заготовки под накатывание рассчитывается по формуле

d3ai = /0,5(d2ap + <) = /0,5 (8,92 + 8,352)- 8,64 мм,

где dHap — наружный диаметр накатываемой резьбы; dSH—внутренний диаметр накатываемой.резьбы.

Опытным путем был установлен допуск на точность изготовления

Режим накатывания резьбы микрометрического винта: усилие

накатыванием, по данным завода «Калибр», характеризуется сле­ дующими показаниями: высвобождено 12 рабочих-резьбовиков и 7 станков; производительность труда повысилась в 12 раз.

Еще один высокопроизводительный способ — накатывание резьбы роликом и резьбовым сегментом (способ планетарного накатывания) — находит в промышленности все более широкое применение для обработки деталей с резьбой малого диа­

метра •—от Ml до Мб. Кинематика этого способа накатывания

(фиг. 51,3) отличается особой простотой. Заготовка 3захватывается вра­ щающимся резьбовым роликом 2 и прокатывается между ним и непод­

вижно закрепленным резьбовым сегментом 1. В ряде случаев в целях повышения производительности и устранения отжатия ролика с про­ тивоположной стороны сегмента устанавливается второй сегмент, и одновременно накатываются две заготовки.

Простота схемы и соответственно конструкции резьбонакатного устройства для планетарного накатывания резьбы позволяет легко осуществить этот процесс при отсутствии фирменного специального

оборудования в условиях любого предприятия или мастерской.

Не представляет трудностей и автоматизация загрузки заготовок,

В полуавтомате, действующем по первой схеме (фиг. 61, а), заго­ товка 2 подается из бункера 3 на вращающийся резьбовой ролик 5 и прокатывается между ним и неподвижно закрепленным резьбовым сегментом 1. Бункерный механизм в строго определенный момент

(при соответствующем относительном расположении витков резьбы

ролика и сегмента) с помощью собачки 4, укрепленной на ролике 5, подает очередную заготовку в паз ролика. Подача заготовок может осуществляться и вручную.

124

По схеме, показанной на фиг. 61, б, успешно работает несложное приспособление к токарному станку [28]. Заготовка 2 укладывается вручную или может подаваться из бункерного устройства (на схеме не показано) на вращающийся ролик 6, на одной оси с которым закре­ плен кулачок 5. В момент, когда палец рычага-толкателя 3 соскочит

с выступа кулачка 5, шарнирно закрепленный рычаг под действием пружины 4 повернется и втолкнет заготовку 2 в рабочее пространство между роликом и резьбовым сегментом 1.

Как и при накатывании резьбы двумя роликами, условием полу­ чения заданного угла подъема витка резьбы является кратность

Фиг. 61. Схемы полуавтоматов для накатывания резьб роликом и резьбовым сегментом.

числа заходов резьбы ролика и сегмента отношению средних диамет­ ров их резьбы к среднему диаметру резьбы детали. Так, например,

для накатывания резьбы М4 необходимо изготовить ролик с числом заходов резьбы

125

Некоторые трудности, возникающие при внедрении данного спо­ соба накатывания резьбы, связанные с обработкой многозаходной резьбы ролика и особенно сегмента, устраняются при нарезании резьбы широкой дисковой гребенкой [28 ] благодаря тому, что после каждого прохода инструмент смещается на определенную величину вдоль оси заготовки и проходит по новому пути, не совпадающему с предыдущим следом.

Производительность описанного резьбонакатного устройства при

ручной подаче заготовок —15 18 тыс. деталей в смену (число обо­ ротов ролика 22 -г- 24 в минуту). Применение автоматически действу­ ющего загрузочного устройства повышает производительность

в 1,5 ч- 2 раза.

Сравнительные данные о производительности рассмотренных мето­ дов накатывания резьбы приведены в табл. 15.

Таблица 15

Производительность различных методов накатывания резьбы (количество деталей в минуту)

Все рассмотренные способы предусматривают накатывание резьбы как самостоятельную операцию в технологическом процессе обра­

ботки деталей, выполняемую на специальных станках или приспо­ соблениях. Поэтому применение метода накатывания резьбы, несмо­

тря на все его достоинства, иногда оказывается малоэффективным,

особенно в условиях мелкосерийного производства, а также при изго­ товлении резьбовых деталей на револьверных станках и автоматах,

126

на которых всегда желательно закончить обработку деталей (включая и резьбу) без переброски на другие станки. Кроме того, целый ряд резьбовых деталей, более сложных по конфигурации, чем крепеж­ ные, например тройники, угольники, штуцеры и т. п., трудно обрабатывать на резьбонакатных станках. Поэтому возникает необ­ ходимость в совершенном и высокопроизводительном способе нака­ тывания резьбы не только на специальных станках, но и на обычных

токарных, револьверных и на станках-автоматах, одновременно

с наружным обтачиванием и без выделения в самостоятельную опе­ рацию, взамен нарезания круглыми плашками, резцами и резьбо­ нарезными головками.

В настоящее время эта задача решается путем применения резьбонакатных головок к универсальным металлорежущим станкам.

Применение резьбонакатных головок на токарных, револьверных, сверлильных, болторезных станках и автоматах позволяет производи­ тельно осуществлять накатывание резьбы как самостоятельный или совмещенный с другими переход механической обработки, обеспе­ чивая получение высококачественной резьбы без удлинения произ­ водственного цикла.

Ранее применявшийся в промышленности способ накатывания резьбы на токарных станках одним свободно вращающимся роликом не нашел распространения, так как возникавшие при этом значи­ тельные односторонние радиальные силы вызывали прогиб заготовки и приводили к ухудшению качества резьбы.

Несколько меньшие усилия создаются при накатывании резьбы двумя роликами.

Однако наилучшие условия формообразования резьбы без дефор­ мации заготовки создаются при работе резьбонакатными головками

стремя или четырьмя роликами вследствие уравновешивания системы сил, действующих в процессе накатывания. Наибольшее распростра­ нение в промышленности получили трехроликовые резьбонакатные головки, работающие по принципу самозатягивания (фиг. 51, з). Принудительная подача головки осуществляется лишь в начале работы, до захвата заготовки 2 роликами /; затем продольная подача происходит вследствие свинчивания резьбы роликов с накатываемой резьбой на заготовке. При этом ролики имеют кольцевую нарезку, установлены на угол подъема винтовой линии накатываемой резьбы

исамооткрывающиеся.

Врезультате сравнительных испытаний девяти различных кон­ струкций нераскрывающихся головок выявлена наиболлее простая

инадежная резьбонакатная головка для накатывания цилиндри­ ческой и конической резьбы размером от М2 до ЗМ52 X 1,5 на токар­ ных и револьверных станках [29].

На фиг. 62 показана конструкция головок для накатывания цилин­

дрических и конических резьб.

127

Фиг. 62. Нераскрывающиеся резьбонакатные головки для накатывания резьбы:

а — цилиндрической; б — конической.

Головка включает корпус 1 (фиг. 62, а) из стали 45 и три ролика 2 (сталь Х12Ф1, твердость 7?С = 58 -н 60), свободно вращающиеся на осях 3. Одна из осей имеет эксцентрично расположенный участок для регулировки положения роликов на корпусе головки. Между роликом и корпусом проложены опорные шайбы 4; крепление роли­ ков осуществляется винтами 5.

Головки на станках крепятся в стандартных державках, применяемых для круглых плашек. Державки должны обеспечи­ вать свободное перемещение головки в процессе накатывания

исамовыключения при подходе в упор.

Угол наклона осей роликов рассчитывается по формуле

мации осей в процессе накатывания. Ширина ролика выбирается равной семи шагам резьбы. Заборная и сбрасывающая части роликов

делаются равными 1,4 шага, под углом 30° к горизонтальной оси. Эле­

менты резьбы роликов полностью соответствуют элементам резьбы роликов, применяемых на фирменных роликовых резьбонакатных станках.

Одной из наиболее совершенных и надежных конструкций самооткрывающихся головок отечественного производства является го­ ловка типа НГ-3 завода «Фрезер» (фиг. 63), предназначенная для нака­ тывания основной и 1-й мелкой метрических резьб диаметром от 6

до 12 мм на токарных, револьверных, сверлильных, болторезных станках и автоматах. Головка состоит из корпуса /, регулировочного

кольца 3, нажимного кольца 4, кулачков 5 и трех роликов 6. Ролики устанавливаются на выступах кулачков и вращаются

на игольчатых подшипниках 7. Кулачки заводятся в Т-образные пазы корпуса и пружиной прижимаются к опорным площадкам нажимного кольца.

Опорная поверхность кулачка, к которой прилегают торцы роли­ ков, а также выступы кулачков, на которых сидят ролики, накло­ нены к оси головки под углом, равным углу подъема накатываемой

резьбы.

Раскрывание головки после окончания накатывания резьбы про­

изводится вручную или автоматически •— одним из трех способов:

1)от вилки или хомутика, входящих в проточку нажимного кольца;

2)от внутреннего упора 9, ввинченного в гайку 2; 3) от рукоятки 8. Во всех трех случаях в конце накатывания под воздействием вилки, упора или рукоятки нажимное кольцо перемещается вдоль корпуса;

при этом кулачки под давлением сил накатывания и пружин расхо­ дятся и выводят ролики из зацепления с накатанной резьбой.

Возможность быстрого отвода головки после окончания накаты­ вания резьбы позволяет значительно повысить производительность самооткрывающихся головок по сравнению с неоткрывающимися.

Скорость накатывания головками в зависимости от обрабатываемого

материала выбирается в пределах 25 -н 30 м!мин.

При накатывании резьбы рекомендуется применять обильное охлаждение — смазку роликов сульфофрезолом с расходом не менее

10 литров в минуту.

Опыт заводов и экспериментальные работы выявили следующие

1)увеличение производительности труда в два раза (если при нарезании резьбы круглыми плашками и резьбонарезными голов­ ками скорости не превышают обычно 6-4-10 м/мин, то при нака­ тывании головками они достигают 30-4- 100 м/мин и выше);

2)повышение чистоты поверхности резьбы на два класса и устра­ нение брака по отклонению размеров;

3) повышение прочности резьбы при статическом нагружении на 10% и при повторно статическом нагружении — на 30%;

4)точность резьбы, накатанной роликовыми головками, соот­ ветствует 3 -4- 2-му классам и чистота —8-4- 10-му классам;

5)уменьшение крутящих моментов на 20 -4- 30% (длительное использование металлорежущих станков для накатывания резьбы

Несколько более точная обработка заготовок под накатывание — с допуском 0,06 -4- 0,07 мм на диаметр (т. е. на 25-4- 30% точнее, чем

130