книги из ГПНТБ / Якобсон, Михаил Осипович. Технология станкостроения

ния резьбы с одной установки. В этом случае в резцовой головке устанавливают два ряда резцов: в первом ряду для чернового, а во втором ряду — для чистового нарезания резьбы.

На Одесском заводе радиальных станков нарезание резьбы на зинтах подъема производят на токарно-винторезных станках тремя резцами трапецеидального профиля: два резца предназначены для

предварительного нарезания и один—для чистового (фиг. 189).

Фиг. 189. Винт подъема радиально-сверлильного станка и схема нарезания трапецеидальной резьбы на нем.

Первый резец имеет режущую кромку шириной, большей чем у заданного профиля резьбы. Этим резцом нарезается резьба, глуби­ на впадины которой составляет 2/з от заданной. Второй резец имеет кромку шириной, меньшей чем у заданного профиля примерно на 1 мм. Этот резец прорезает впадину на глубину, превышающую предусмотренную чертежом, на 0,1 мм. Углубление впадины необ­ ходимо для того, чтобы третий чистовой резец не касался дна впа­ дины. Третьим резцом производится чистовая обработка профиля

резьбы за два-три прохода.

Предварительное нарезание резьбы первым и вторым резцами производят при скоростях резания 110—120 м/мин, а чистовое—при скорости резания до 150 м/мин. Глубину резания постепенно умень­

шают с 0,5—1 до 0,25 мм.

При нарезании резьбы резцами, оснащенными твердым сплавом, вывод резца из резьбы должен производиться за очень корот­ кий промежуток времени (0,1—0,2 сек.), что вручную осуществить почти невозможно. Для устранения этого затруднения рекоменду­

ется вводить резец в зарезьбовую канавку и вести нарезание пра­

279

вой резьбы подобно левой, при направлении рабочего хода от пе­

редней бабки к задней.

При нарезании ходовых винтов большой длины, превышающей расстояние между центрами станка, сначала производят получистовое и чистовое нарезание ходового винта на участке АБ (фиг. 190). Затем ходовой винт концом В зажимают в патроне и производят получистовое и чистовое нарезание резьбы на участке БД. При этой обработке применяют неподвижные люнеты, снабженные стальны­ ми закаленными втулками. Люнет 1 устанавливают на конце ста­ нины 2 вместо задней бабки.

Фиг. 190. Нарезание резьбы на длинных ходовых винтах.

ОБРАБОТКА СОСТАВНЫХ ХОДОВЫХ ВИНТОВ ТЯЖЕЛЫХ СТАНКОВ

Ходовые винты для тяжелых станков, имеющие большую дли­ ну, изготовляют не цельными, а составными. Ходовой винт токарно­

го станка мод. 1660, показанный на фиг. 191, имеет длину 14 235 мм, а на длине 13435 мм нарезана трапецеидальная резьба 85X12 мм.

Ходовой винт состоит из двух секций и соединительной пристав­ ки; материал—сталь 45. Ходовой винт 3-го класса точности.

Составные части ходового винта (секции и приставка) изго­

товляют отдельно, но ряд конечных и ответственных операций вы­ полняют на частично собранном ходовом винте. Сначала приставку присоединяют к левой секции винта, предварительно обточенной на резьбовой части до диаметра 90 мм. В собранной части ходового винта торцы замка приставки й левой секции клеймят одним номе­ ром и их взаимное положение фиксируют коническими штифтами.

Собранную часть ходового винта, состоящую из левой секции и

приставки, подвергают следующей обработке: обтачивание ('при установке в центрах и люнетах) с переустановкой до диаметра 86,51 мм под предварительное шлифование; предварительное шлифо­ вание наружной поверхности при установке (в центрах и люнетах) с переустановкой до диаметра 85,9 мм-, нарезание на токарном станке трапецеидальной резьбы 85X12 с припуском 2 мм по сред­ нему диаметру (под чистовое резьбонарезание).

После обработки собранную часть ходового винта правят по

всей длине; биение до 0,2 мм. Затем отъединяют первую секцию от

приставки, которую присоединяют ко второй, правой секции. На­ ружные поверхности второй секции и приставку предварительно шлифуют (совместно) под размер 85 мм. Затем на второй секции

280

производят черновое нареза­ ние резьбы. Далее на этой части ходового винта, состоя­ щей из второй секции и при­

ставки, производят (в центрах и люнетах с перестановкой) чи­

стовое шлифование под размер

85 мм и чистовое нарезание трапецеидальной резьбы 85х

Х12, после чего разбирают за­ мок и освобождают приставку.

Снова присоединяют к первой секции приставку и произ­ водят чистовое шлифование под размер 85 мм и чистовое наре­ зание резьбы.

Сборку приставки с секция­ ми производят при монтаже станка. - Особенностями изго­

товления этого ходового винта являются: длительное старение после чернового обтачивания; правка под прессом после ста­ рения, допустимое биение не более 1 мм; предварительное и чистовое нарезание резьбы на

токарном станке и правка пос­ ле предварительного нареза­ ния резьбы.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ ОБРАБОТКИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ХОДОВЫХ ВИНТОВ

Прецизионный ходовой винт является важнейшей деталью координатно-расточного, резь­ бошлифовального и особо точ­ ного токарно-винторезного

станков.

Ходовые винты 0 и 1-го классов точности применяют незакаленными и закаленны­

ми на высокую твердость для

повышения износостойкости и

сохранения полученной при из­

готовлении точности. Неза­

каленные и закаленные ходо­ вые винты изготовляют из ста­

лей различных марок.

281

Материал для прецизионного ходового винта должен быть под­ вергнут тщательному анализу по химическому составу и микростру­

ктуре. Кроме того, материал должен быть тщательно проверен на прямолинейность, так как правка заготовки прецизионного хо­ дового винта в процессе его механической обработки недопустима.

Качество прецизионных ходовых винтов зависит не только от материала, но и от технологии его обработки. Ниже приведены тех­

нологические маршруты изготовления незакаленных и закаленных ходовых винтов.

Технологическими маршрутами предусматривается, что в про­ изводственных помещениях, где выполняются наиболее ответствен­ ные операции, необходимо строго соблюдать температурный режим.

Технологический маршрут обработки прецизионного

незакаленного ходового винта

Обработка начинается с отрезки заготовки. Припуск по на­ ружному диаметру для ходового винта диаметром 40—80 мм и длиной до 1500 мм, изготовляемого из стали ХВГ, берется не менее

4—5 мм на сторону.

После центрования заготовки производят ее черновое обтачи­ вание. Начерно обработанную заготовку подвергают закалке до

твердости /?с = 28-е32 с последующим высоким отпуском, а затем

искусственному старению в масляной ванне в течение 30 час. при температуре 140—150°. Затем выполняют чистовые токарные опе­ рации (обработку шеек, канавок и других неответственных поверхстей).

Следующая операция — предварительное нарезание резьбы ходового винта — может быть выполнена и на резьбошлифовальном станке абразивным кругом и на токарно-винторезном станке резьбовым резцом.

При нарезании резьбы резцом необходимо правильно распре­ делить припуски между черновой и чистовой операциями. При ш.аге резьбы 4—8 мм, при черновом нарезании резьбы на ходовом винте, глубина резания за каждый проход не должна превышать 0,25—0,4 мм, а при чистовом 0,05—0,08 мм. Черновое нарезание

ричному искусственному старению при температуре масляной ван­

ны 140° в течение 24 час.

Последующие операции—исправление центровых отверстий^

получистовая обработка рабочих шеек и профиля резьбы-—осу-' ществляются для устранения биения и удлинения заготовки, воз­

никающих после черновой обработки ходового винта.

Чистовая обработка профиля резьбы и рабочих шеек ходового винта являются самыми ответственными операциями технологи­ ческого процесса.

282

При чистовом нарезании резьбы не рекомендуются чистовые проходы без подачи резца на врезание, так как в этом случае ре­ жущая кромка резца скользит по обрабатываемой поверхности, периодически врезаясь на менее твердых участках, что весьма за­ трудняет получение требуемой точности шага резьбы.

Начисто нарезанную резьбу подвергают доводке. Доведенная поверхность рабочего профиля резьбы обладает высокой износо­

стойкостью. Получение при доводке однородной поверхности зави­ сит от абразивной смеси и притира.

Притир обычно изготовляют из материала меньшей твердости, чем ходовой винт, например из чугуна, который из-за мягкости и мелкой структуры хорошо1 воспринимает применяемую при довод­ ке смесь, состоящую из абразива зернистостью 240—280, рас­ пределенного в масле. Резьбовые поверхности притира изготовля­ ют очень тщательно.

Резьба в гайке-притире нарезается на токарном станке резцом,

а затем калибруется специальными метчиками, имеющими про­

филь резьбы и средний диаметр, равные изготовляемому ходовому винту. Затем производят полирование резьбы специальными зака­ ленными короткими ходовыми винтами с помощью мела с маслом для получения чистой поверхности и правильного шага резьбы.

Технологический маршрут изготовления прецизионного закаленного ходового винта

Технологическим маршрутом обработки закаленного ходового винта предусматриваются следующие стадии обработки:

1.Полная токарная обработка заготовки ходового винта перед термической обработкой и черновое шлифование.

2.Термическая обработка до твердости /?с = 60-ь62.

3.Старение в масляной ванне при температуре 140—150° в те­ чение 25—30 час.

4.Исправление центровых отверстий.

5.Предварительное шлифование наружной поверхности основ­ ной резьбовой части, центрирующих шеек и опорных буртов.

6.Нарезание трапецеидальной резьбы на резьбошлифоваль­

ном станке абразивным кругом.

7. Заправка заходов резьбы на резьбошлифовальном станке

абразивным кругом.

8. Старение при температуре 150° в масляной ванне в течение

25—30 час.

9. Исправление центровых отверстий и получистовое шлифо­

вание наружной поверхности резьбы и центрирующих шеек.

10.Получистовое шлифование профиля резьбы.

11.Чистовое шлифование наружной поверхности резьбы, цен­

трирующих шеек и опорных торцов.

12. Окончательное шлифование профиля резьбы.

131 Доводка опорных торцов и центрирующих шеек.

14. Доводка гайкой резьбы винта.

283

Закалку ходового винта производят в вертикальном положении, что уменьшает его деформацию.

В последнее время применяют поверхностную закалку ходовых винтов газовым пламенем на специальных установках. Одна из

таких установок, фирмы Simmons Machine Tool, предназначена для закалки ходовых винтов диаметром 50—200 мм и длиной до 6 м.

Закаливаемый ходовой винт устанавливают в вертикальном по­ ложении между верхним и нижним центрами. Нижний центр яв­ ляется ведущим, он получает движение через червячный редуктор от электродвигателя.

Над верхним центром расположено устройство для подвода сжатого воздуха. Это устройство компенсирует расширение винта при его нагреве. Каретка с закалочной головкой, в которой находит­ ся несколько газопламенных горелок, перемещается вдоль ходового винта.

Температуру на поверхности закаливаемого ходового винта ре­ гулируют изменением скорости перемещения газовой горелки (в среднем скорость составляет 100 мм!мин). Поверхностная твер­ дость после закалки Rc = 57 -г- 62.

Шлифование прецизионных ходовых винтов большой длины с

трапецеидальным профилем нужно производить без перерывов между проходами круга, так как в результате упругих и тепловых деформаций деталей станка после его остановки возрастают силы резания и шлифовальный круг будет работать в иных условиях, чем

до останова, что ухудшит качество нарезаемой резьбы.

Припуск по среднему диаметру трапецеидальной резьбы под получистовое шлифование резьбы принимают 1,0—1,2 мм, под

чистовое 0,3—0,4 мм.

Характеристика абразивного круга зависит от размеров шага и длины резьбы. Для мелких резьб применяют мелкозернистые кру­

ги на вулканитовой связке. Мелкозернистые круги дают более чис­ тую обрабатываемую поверхность, но они менее производительны,

чем крупнозернистые, а при интенсивных режимах шлифования способствуют появлению прижогов и тепловых деформаций, вы­ зывающих значительные отклонения от заданного размера шага резьбы.

Шлифование резьбы на ходовых винтах производят за три опе­ рации: черновую, получистовую и чистовую. Для черновой опера­ ции можно применять мягкий круг зернистостью 180.

При шлифовании резьбы обычно выбирают абразивный круг более высокой твердости, чем для круглого шлифования при обработ­ ке той же детали, но слишком твердый круг быстро засаливается, вследствие чего на шлифованной поверхности образуются прижоги и стружка срезается неравномерно, а слишком мягкий круг осы­ пается, быстро изменяется состояние его рабочей поверхности, и при большой длине резьбы не выдерживает даже одного прохода.

Выбор абразивного круга в зависимости от шага резьбы мо­ жет быть сделан по табл. 50.

284

Материал изготовляемого винта не оказывает большого влия­ ния на выбор круга. Обычно качество материала влияет только на производительность процесса шлифования, которая предопределя­ ется соотношениями между скоростью вращения детали, глубиной резания и подачей.

Ниже приведены рекомендуемые глубины шлифования за один проход.

Скорость вращения заготовки при шлифовании резьбы значи­ тельно ниже, чем при круглом шлифовании, и обычно не превыша­ ет 2—3 м/мин.

Условия правки абразивного круга особенно сильно влияют на качество шлифования резьбы. При правке алмазом нужно снимать очень тонкий слой абразива (не свыше 0,02 мм); рекомендуется

применять устройства для автоматической правки абразивного круга.

При шлифовании резьбы, когда исключительно важно длитель­ но сохранять правильный профиль круга и его режущие свойства, большое значение имеет охлаждающая среда. Охлаждающая жидкость отводит тепло и способствует лучшему удалению струж­

ки, а также очищает поры круга, сохраняя его режущие свойства.

285

При шлифовании резьбы особенно длинных прецизионных

ходовых винтов необходимо следить за температурой охлаждаю­

щей жидкости и масла гидравлической системы станка. Если в си­ стеме охлаждения жидкости мало, то при резании металла тепловые

деформации возрастают, ходовые винты нагреваются до темпера­ туры 50—60° и неравномерно нагреваются части станка, что на­

рушает точность шага нарезаемой резьбы вследствие ее удли­

нения.

Эти тепловые деформации могут быть снижены при использова­ нии для охлаждающей жидкости резервуаров большой емкости. При этом большее значение имеет количество подаваемой жидко­ сти, чем ее давление.

Лучшие результаты дают осерненные масла, так как маслянис­ тость и прилипаемость этих масел значительно снижают трение и препятствуют прилипанию стружки к шлифовальному кругу. Охлаждающе-смазывающая жидкость должна быть тщательно профильтрована.

В последнее время опубликованы данные о технологии изго­ товления закаленных прецизионных ходовых винтов фирмы Pre­ cession Theard and Gear Corporation; эти винты имеют диаметр до 137 мм и небольшую длину — до 450 мм при длине резьбовой части не более 400 мм. Эта фирма изготовляет прецизионные хо­ довые винты, соответствующие по нашей классификации 0 класса точности, из специальной легированной стали, химический состав который был указан на стр. 260.

Процесс изготовления ходовых винтов происходит следующим

образом: отрезанные заготовки обрабатывают начерно с припус-

28

ком 3 мм на сторону под последующую обработку. После черно­

пературе в течение 2 час. и медленно охлаждают до температуры 430°, со скоростью 25°/час. Затем заготовки в этом состоянии, на­ гретые до 430°, подвергают правке, после которой вторично нагре­ вают до температуры 650—700°. При этой температуре выдержи­

вают в течение 1,5 часа и охлаждают на воздухе.

После термической обработки производят получистовое обтачи­ вание с припуском 0,4—0,5 мм в зависимости от размеров ходо­ вого винта. Заготовки, прошедшие чистовое обтачивание, подвер­ гают закалке при температуре 950°, с охлаждением на воздухе до твердости Дс = 54-ь56 и отпуску при температуре 550° с охлажде­

нием на воздухе. Чтобы предотвратить деформации и стабилизиро­

вать размеры обточенных и закаленных заготовок, их подвергают обработке холодом при температуре —85°, а затем помешают в среду, обеспечивающую температуру +20°, после чего нагревают

до температуры 550° и охлаждают на воздухе. В результате такой обработки холодом имеющийся в структуре заготовки остаточный аустенит переходит в мартейсит и таким образом исключается

возможность изменения размеров закаленной заготовки из-за изотермического распада аустенита.

После термической обработки производят наружное круглое шлифование заготовки ходового винта, а затем шлифование резь­ бы. Шлифование резьбы выполняется на точнейших резьбошлифо­ вальных станках.

Обрабатываемую заготовку устанавливают в центрах резьбошлифовального станка, стол которого получает перемещение от ходового винта особо высокой точности. Связь между вращени­ ем обрабатываемой заготовки и ходовым винтом станка осуще­

винта станка. Для повышения точности нарезаемой резьбы резьбо­ шлифовальный станок имеет коррекционное устройство.

Станок, на котором производят шлифование резьбы, уста­ навливают на резиновых амортизаторах, предохраняющих его от внешних вибраций.

Процес'с шлифования резьбы состоит из двух операций: пред­

варительной и окончательной.

Предварительное шлифование резьбы, при котором прореза­ ется резьба в сплошном металле, производят однопрофильным

ИЛИ многопрофильным кругом. Многопрофильным кругом МОЖНО' производить обработку с продольной подачей и методом врезания.

При врезном шлифовании ширина круга несколько больше длины шлифуемой резьбы.

287’

Продолжительность шлифования многопрофильным кругом гораздо короче, чем однопрофильным, хотя на правку и подна­

гопрофильный круг не всегда может обеспечить получение требу­ емой точности. Окончательное шлифование производится одно­ профильным кругом. Шлифование производят абразивным мелко­ зернистым кругом (зернистостью 320) на керамической связке. Скорость шлифовального круга 35,7 м/сек, скорость вращения из­ делия 6 м/мин. Абразивные круги, применяемые при шлифовании резьбы, необходимо тщательно уравновешивать. При шлифовании резьбы применяют охлаждение сульфидированным и хлорирован­ ным минеральным маслом.

По данным фирмы, прецизионным резьбошлифованием мож­ но получить ходовые винты такой высокой точноЬти, что не нуж­

но производить последующую доводку притирами. Если после шлифования резьбы производить доводку гайкой-притиром, то можно получить ходовые винты с наибольшей ошибкой по шагу до 0,0005 мм и без какой-либо периодической ошибки.

КОНТРОЛЬ ходовых винтов

Рассмотрим погрешности, которые возникают при изготовле­

нии ходовых винтов. Контакт элементов винтовой пары ходовой винт — маточная гайка зависит от поверхности среднего диаметра, угла профиля резьбы и шага резьбы.

Средний диаметр резьбы представляет собой условную вели­ чину, равную среднему арифметическому значению размеров

наружного и внутреннего диаметров резьбы. Профиль резьбы определяется углом профиля, а шагом резьбы называют из­ меренное по ходу винтовой линии за один оборот винта расстоя-

яние по оси винта между параллельными сторонами профиля резьбы.

Ошибки этих элементов влияют на равномерное перемещение

ведомого звена, а следовательно, и на точность работы отсчет­

ного механизма.

Ошибки шага ходового винта могут быть периодические и на­ растающие. Периодические ошибки шага ходового винта возни­ кают в пределах одного оборота и могут периодически повторяться от витка к витку.

Периодические единичные ошибки ходового винта вносят по­ грешность в величину перемещения гайки по данному витку. Уст­

ранение единичных ошибок представляет большие трудности, так

как коррекционные устройства не могут быть достаточно эффек­ тивно применены из-за малой длины участка коррекционной линей­ ки, соответствующей одному обороту ходового винта.

Единичные ошибки шага, непрерывно повторяясь на каждом витке, переходят в нарастающую накопленную ошибку шага.

288