23

Инструменты для нарезания резьбы

Детали с резьбовыми элементами являются одними из самых распространенных в машиностроении, их доля составляет 60-70% от общего количества деталей, а применяемые резьбы отличаются большим многообразием.

Резьбы различаются:

по форме основной поверхности:

- цилиндрические (наружные и внутренние) и конические (наружные и внутренние);

по форме профиля:

- треугольные (метрические и дюймовые), трапецеидальные, прямоугольные, упорные, круглые и специальные;

по направлению витков резьбы:

- правые и левые;

по заходности:

- однозаходные и многозаходные;

по степени точности (ГОСТ 16093-81):

- для наружных резьб – 4g, 4h, 5g6g, 6g, 6h, 7g6g, 8g и 8h;

- для внутренних резьб – 4Н, 4Н5Н, 5Н, 6Н, 7Н и 8Н.

Кроме того, различают резьбы, работающие с трением скольжения и трением качения. К первым относятся все обычные цилиндрические и конические резьбы, а ко вторым – шариковые и роликовые резьбы. В зависимости от вида резьбы, ее размеров, требований к точности и качеству обработанной поверхности применяются различные методы получения резьбы.

Основные методы нарезания резьбы

Резьбу получают тремя основными методами: нарезанием лезвийным инструментом, нарезанием абразивным инструментом и пластическим деформированием (накатыванием). В зависимости от принятого метода получения резьбы различают несколько способов образования резьбы (рис. 1).

1

Рис. 1. Основные методы нарезания резьб:

а – резьбовой резец; б – однониточная дисковая фреза; в – однониточная концевая фреза;

г – однониточная торцовая фреза

. Способ многозаходного нарезания однониточными инструментами – резьбовыми резцами (стержневыми рис.а, призматическими, круглыми) и однониточными шлифовальными кругами.

2. Способ однопроходного нарезания многониточными инструментами: гребенками, круглыми плашками, метчиками, резьбонарезными головками, многониточными шлифовальными кругами (цилиндрическими и коническими).

3. Способ однопроходного нарезания вращающимися инструментами: резьбовыми однониточными фрезами (дисковыми рис. б, пальцевыми, торцовыми рис. г), вихревыми головками.

4. Способ фрезерования многониточными фрезами, длина которых больше длины нарезаемой резьбы, накатывания резьбы широкими роликами или плоскими плашками.

Резьбовые резцы

Этот тип инструмента является одним из самых распространенных резьбообразующих инструментов, которые применяются для нарезания наружной и внутренней резьбы различных профилей на токарно-винторезных станках, автоматах и полуавтоматах. Наиболее простыми по конструкции, широко применяемыми в промышленности, являются стержневые резцы.

На вершине резьбовых резцов задний угол α=8…15⁰; угол при вершине ε=60⁰ – для метрической резьбы и ε=55⁰ - для дюймовой и трубной резьб. У твердосплавных резцов угол при вершине выполняется на 1⁰-30’ меньше угла профиля резьбы из-за того, что при скоростном нарезании наблюдается некоторое «разваливание» резьбы.

Боковые задние углы α_б зависят от величины угла и определяются в статическом положении по формуле (рис. 2):

Рис. 2. Схема для определения бокового заднего угла резьбового резца

 

В процессе работы задние углы α_б изменяются за счет относительного перемещения режущих кромок по углу подъема резьбы. При нарезании правой резьбы боковой задний угол α_б на левом лезвии уменьшается, на правом – увеличивается на величину угла μ (рис. 3,а) (для левой резьбы – наоборот):

.

Здесь угол μ - угол подъема резьбы на внутреннем диаметре резьбы (рис. 3,в).

Величина угла μ определится из соотношения (рис. 3,б):

.

Обычно при нарезании резьб с небольшим шагом и на средних по величине диаметрах задние углы на боковых кромках не корректируются. При больших р (многозаходные резьбы), на малом диаметре d, при нарезании трапецеидальных и прямоугольных резьб (угол подъема μ достигает значительных величин) необходимо принимать во внимание изменение боковых углов α_б и учитывать это обстоятельство при заточке.

Урезцов для остроугольной резьбы из-за малости μ углы делаются одинаковыми на обеих боковых режущих кромках.

Передний угол у резьбовых резцов для предварительной прорезки выбирается в зависимости от обрабатываемого материала и устанавливается в пределах γ=5…25⁰.

У чистовых резцов, во избежание искажения профиля резьбы, передний угол γ=0. Профиль резьбовых резцов с передним углом не равным нулю, отличается от профиля нарезаемой резьбы и должен быть задан в сечении, нормальном направлению задней поверхности (рис. 4). В этом случае надо рассчитать высоту профиля резца и угол профиля в сечении В-В.

В качестве исходных данных для расчета задаются:

α и γ - задний и передний углы резца,

Рис. 3. Схема для определения боковых задних углов резьбовых резцов

Н – теоретическая высота профиля резьбы в диаметральном сечении А-А витка резьбы до острой вершины,

ε- угол профиля резьбы,

р - шаг резьбы.

Тогда

H_p=BC=ABsin[90⁰-(α+γ)]=ABcos(α+γ); (1)

AB=BD-AD (Δ-ки ODB и ODA); (2)

AD=r₁cos (Δ-к ODA); (3)

; (4)

OB=r; OD=r₁sinγ; (Δ-к ODA) (5)

(6)

Подставим (6) и (3) в (2):

(7)

С учетом (7) и (1) получим:

Рис. 4. Определение размеров профиля резьбового резца

(8)

Из треугольника abc (сечение пл. В-В на рис. 3.4) имеем:

(9)

В формулах (8) и (9): H_p - теоретическая высота резьбы в сечении В-В (до острой вершины); r и r₁ - радиусы, образующие наружный и внутренний диаметры резьбы; p - шаг резьбы.

Если λ=0⁰, то размеры H_p и ε_p в сечении В-В определяются по формуле:

(10)

Аналогично (9) для угла профиля в сечении А-А имеем:

(11)

Сравнивая (9) и (11) и подставляя в (9) вместо H_p его значение Hcosγ, получим:

;

,

откуда

(12)

или

.

Вотечественной и зарубежной промышленности широкое применение получили сборные резьбовые резцы с механическим креплением сменных твердосплавных пластин.

Р

Рис. 5. Резьбовой резец с механическим креплением ромбических пластин для нарезания метрической резьбы

езцы с механическим креплением ромбических твердосплавных пластин (рис.5) производства Харьковской фирмы «Инструмент» предназначены для работы на станках с ЧПУ, гибких производственных модулях и системах, а также на универсальных станках.

Ромбическая твердосплавная пластинка устанавливается в глухом гнезде державки, закрепляется прихватом на две боковые базовые поверхности и прижимается к твердосплавной опоре.

Резцы этой конструкции предназначены для нарезания метрических резьб с шагом p=1,5...6,0 мм и имеют габаритные размеры b×h=(16х20)...(25х40)мм и l₁=125...200мм.

Шведская фирма Sandvik Coromant выпускает резьбовые резцы со сменными неперетачиваемыми пластинами (СНП) двух типов: с механическим креплением винтом (рис. 6,а) и с креплением прихватом (рис. 6,б).

Рис. 6.Резьбовые резцы с механическим креплением СНП: крепление винтом (а) и крепление прихватом (б)

Режущие пластины у резцов этой фирмы имеют три рабочие вершины; на каждой из них располагается зуб резьбы с углом 60⁰ (рис. 6б, вид А), со стружколомающими канавками и без них. Крепление пластин осуществляется или винтом, или прихватом.

И

Рис. 7. Резьбовой резец с механическим креплением тангенциально расположенных СНП

нтересна конструкция резьбовых резцов германской фирмыKrupp Widia с тангенциальным расположением пластин твердого сплава (рис. 7) для нарезания метрической, трубной, трапецеидальной и других резьб с шагом до 8 мм. У таких резцов, в отличие от инструментов с радиальным расположением пластин, используется принцип самозаклинивания, когда пластина жестко прижимается силами резания к базовым поверхностям корпуса. При этом пластина к державке прикрепляется с помощью винта, а удовлетворительное стружкодробление обеспечивается стружколомными уступами на пластине.

З

Рис. 8 Резьбовой резец для наружной обработки с механическим

креплением СНП

а счет эффекта самозаклинивания режущая пластина крепится и в резцах израильской фирмыJskar (рис. 8). В этой конструкции резца предусмотрено дополнительное крепление винтом упругого прихвата, что повышает усилие зажима.