Глава XII. Резьбонарезание

§ 1. Нарезание наружных резьб

Нарезание наружных резьб производится резцами, гребенками, круглыми плашками, резьбонарезными головками, фрезами, резцовыми головками («вихревой метод»), шлифовальными кру­гами на токарных, револьверных, болторезных, резьбонарезных, резьбошлифовальных станках и токарных автоматах.

Внутренние резьбы нарезают резцами, гребенками, метчиками, резьбонарезными головками, фрезами на токарных, револь­верных, сверлильных, гайконарезных, фрезерных станках.

Резьбовые резцы и гребенки применяют при нарезании точ­ных наружных резьб, а также в индивидуальном производстве при отсутствии другого (более производительного) резьбонарез­ного инструмента.

Согласование подачи резца и вращение детали при нарезании резьбы на токарно-винторезных станках осуществляется жесткой кинематической связью вращения шпинделя с обрабатываемой де­талью и ходового винта, служащего для подачи суппорта с резцом в продольном направлении (рис. 7.69).

Необходимая величина перемещения резца за каждый оборот шпинделя устанавливается при помощи коробки подач станка и набора сменных зубчатых колес.

Резьбовой резец должен быть заточен в соответствии с данным профилем нарезаемой резьбы. Установка его производится по шаблону (рис. 7.70, а).

Передний угол резца должен быть равен нулю, а передняя поверхность его устанавливается в плоскости, проходящей через ось детали. Биссектриса угла профиля резца должна быть перпен­дикулярна оси нарезаемого винта.

Точность шага нарезаемой резьбы зависит в основном от точности шага ходового винта станка.

Нарезание резьбы резцами выполняется за несколько прохо­дов, при этом для осуществления серии проходов применяют две схемы врезания: в радиальном (рис. 7.70, б) и продольном (рис. 250, виг) направлениях.

При нарезании в радиальном направлении в резании участвуют одновременно правая и левая режущие кромки и вершина резца. Это затрудняет процесс стружкообразования, требует значительных усилий при резании, вызывая интенсивный износ вершины резца.

При врезании вдоль одной из сторон профиля резание осуще­ствляется только одной гранью и вершиной резца, что создает более благоприятные условия процесса, но в этом случае понижается точность профиля. Вторая схема подачи на глубину при­меняется для черновых про­ходов или для нарезания резьбы с грубой поверхно­стью. Метрическую резьбу крупного шага чаще нарезают по комбинированной схеме. Гребенки — более произ­водительный резьбовой ин­струмент, чем резцы. При нарезании

Рис. 7.69. Схема нарезания резьбы резцом на токарно-винторезном станке:1—заготовка; 2— резьбовой резец; 3 — попе­речный суппорт; 4 — ходовой винт; 5 — ходо­вой валик; в — продольный суппорт; 7 — на­правляющие станины станка; 8 —гитара зуб­чатых колес; 9 — шпиндель

а)

гребенкой необходимо обеспечивать простран­ство для выхода гребенки, которое должно быть больше длины ее заборной части. При нарезании резьбы гре­бенками необходимо обеспе­чивать соответствие шагов гребенки и копира. Шаг гребенки для мелких резьб с целью повышения точности их изготовления и измерения делают часто большим, но кратным шагу нарезаемой

Рис. 7.70. Схема установки резьбового резца и способы врезания резца при нарезании резьбы (t — глубина резания)

резьбы. Такая гребенка будет более точная, но менее производи­тельная, так как число режущих лезвий на той же длине заборной части будет меньше.

Нарезание точной резьбы с использованием коррекционной линейки. При нарезании точных (отсчетных) резьб на токарно-винторезном станке на точность шага резьбы влияют точность шага ходового винта, а также точность изготовления и сборки зубчатых колес винторезной цепи. Для компенсации погрешности шага применяют специальную коррекционную линейку (рис. 7.71), профиль которой строится по результатам проверки точности пере­мещения суппорта относительно вращающейся заготовки.

При вращении шпинделя 4 с заготовкой 5 вращается ходовой винт 3. Маточная гайка 2 через рычаг упирается в коррекционную линейку 1. В зависимости от профиля линейки (подъем или спад) маточная гайка (кроме продольного перемещения) имеет допол­нительно доворот в ту или другую сторону, со­ответственно ускоряя или замедляя продоль­ное движение суппорта, несущего резцедержа­тель 6. Таким образом, шаг нарезаемой резьбы получается равномер­ным.

Нарезание многозаходной резьбы требует точного углового деле­ния обрабатываемой де­тали при переходе от одной нитки нарезаемой резьбы к другой. Деление на заходы может осуществляться одним из следую­щих способов:

Рис. 7.71. Схема нарезания резьбы на токарновинторезном станке с применением коррекционной линейки

1. Перестановкой одного из зубчатых колес винторезной цепи на необходимое число зубьев. При этом шпиндель с деталью пово­рачивается на -j 1/k - оборота, где k — число заходов резьбы. Чаще всего делительным зубчатым колесом является ведущее зубчатое колесо шпинделя. В этом случае число его зубьев должно быть кратно числу заходов нарезаемой резьбы. Этот способ достаточно точен, но мало производителен. Для увеличения производитель­ности применяют специальные градуированные патроны на шпин­деле или поводковые патроны с числом прорезей, равным числу заходов резьбы. После прорезки одного захода деталь с хому­тиком поворачивают и ориентируют по другому прорезу пат­рона.

2. Перемещением верхних салазок суппорта после прорезки одного захода в осевом направлении на величину, равную шагу резьбы. Этот способ достаточно производителен, но не обеспечивает высокой точности деления на заходы. Для повышения точности перемещения салазок применяют индикаторы, контролирующие точность перемещения.

3. Применением многопрофильных резьбовых гребенок. В этом случае все заходы резьбы нарезаются одновременно. Ход резьбы обеспечивается подачей суппорта, шаг — шагом гребенки. Способ наиболее производителен; ограничивают его применение:1-необходимость достаточного пространства для выхода гребенки; 2- значительные деформации вследствие многопрофильного реза­ния; 3- трудность точного изготовления гребенок.

Круглые плашки предназначаются для нарезания на­ружных резьб. Плашка содержит режущие перья 4 и стружечные окна 1(рис. 7.72, а). Вдоль ре­жущего пера расположены за­борные части 2 и калибрующая часть 3. Стружечные окна обра­зуют режущие перья плашки. Плашка имеет передние 6 (рис. 7.72, б), задние 5, профильные 7 поверхности и главные 9 и бо­ковые 8 (профильные) режущие лезвия.

Рис. 7.72. Круглая плашка

Заборные части плашки вы­полняют в виде внутреннего конуса, распределяющего ра­боту по нарезанию резьбы на несколько зубьев. Угол 2φ этого конуса берется в пределах 40—60° с меньшим значением для твердых материалов.

Для увеличения срока службы режущие части делаются с обеих сторон плашки. Длина калибрующей части 3 для нормальных резьб составляет 4—4,5 витков.

Геометрические параметры плашек содержат задний угол а порядка 7—9° (рис. 7.72, в); передней угол γ при обработке чугуна и бронзы равен от 10 до 12°, а для мягкой стали γ доходит до 25°; угол наклона режущего лезвия также равен 7—10°.

Новая плашка при нормальных условиях работы должна нарезать резьбу 6-го квалитета точности; практически достижимая точность изготовления резьбы круглой плашкой соответствует 9-му квалитету точности.

Круглые плашки изготовляются в основном двух видов: раз­резные или регулируемые по диаметру и неразрезные.

При нарезании резьбы на станках применяют специальные плашкодержатели. Плашкодержатели позволяют плашке само­устанавливаться по оси вращения детали.

На станке круглая плашка на участке первых двух витков во избежание подреза резьбы подается принудительно. Величина принудительной подачи меньше шага резьбы. Принудительная подача осуществляется вручную — при нарезании на токарном станке или под действием специального механизма подачи — при нарезании на автомате. Круглые плашки — малопроизводитель­ный инструмент (скорость резания 2—4 м/мин) и не обеспечивают нарезания точной резьбы.

Резьбонарезные головки применяются в серий­ном и массовом производствах имеют следующие преимущества: а) позволяют устранить холостой ход на свинчивание; б) обеспе­чивают точность нарезания резьбы до 6 и 5-го квалитетов точности;

а) 6) в)

Рис. 7.73. Схема работы гребенок резьбо­нарезных головок

в) резьба, как правило, на­резается за один проход; г)допускают большое число переточек резьбовых гребе­нок, что удлиняет срок их работы. В зависимости от кон­струкции режущего инстру­мента резьбонарезные голов­ки разделяются на головки с плоскими радиальными гребенками (рис. 7.73, а); с круглыми гребенками (рис. 7.73, б); с тангенциальными гребенками (рис. 7.73, в).

Резьбонарезные головки с круглыми гребенками получили наибольшее распространение и применяются на автоматах, ре­вольверных и сверлильных станках. Они обеспечивают наиболь­шую точность нарезаемой резьбы и допускают наибольшее число переточек гребенок.

Фрезерование резьбы. Для крупных резьб применяют фрезе­рование дисковыми фрезами (рис. 7.74, а) на специаль­ных резьбофрезерных стан­ках, а при отсутствии

Рис. 7.74. Схема резьбофрезерования дис­ковой фрезой

специ­ального оборудования — на универсально-фрезерных станках с использованием делительных головок. Стол, на котором устанавливается деталь (в центрах или на оправке, укрепленной в де­лительной головке), развертывается на угол, равный среднему углу подъема резьбы. Между заготовкой и ходовым винтом стола устанавливается кинемати­ческая связь, обеспечивающая подачу стола на один шаг за один оборот заготовки.

Следует отметить, что резьбофрезерованием нельзя получить правильной архимедовой винтовой поверхности, так как эта по­верхность не имеет общей касательной плоскости с коническими поверхностями фрезы. Вследствие этого возникает некоторое иска­жение профиля резьбы (рис. 7.74, б). Это особенно ощутимо на прямоугольных резьбах, поэтому такие резьбы не получают резьбо­фрезерованием.

Для нарезания мелких крепежных резьб большого диаметра широко применяется фрезерование групповыми (гребен­чатыми) фрезами (рис. 7.75, а) на специальных резьбофрезерных станках. Ось фрезы устанавливается параллельно оси детали, и фрезерование всех ниток осуществляется одновременно.

За один оборот детали она подается на один шаг. Для полного резьбообразования с учетом врезания необходимо несколько больше одного оборота детали (порядка 1,25), в связи с чем длина гребен­чатой фрезы берется обычно на 2—3 нитки больше по сравнению с длиной нарезаемой резьбы.

Кольцевые нитки фрезы

(Винтовая нитка детали

Рис. 7.75. Схема резьбофрезерования групповой (гребенчатой) фрезой

Этот способ значительно производительнее фрезерования дисковой фрезой и может применяться как для наружной так и для внутренней резьбы. Однако в отношении точности он уступает способу фрезеро­вания дисковой фрезой. Так как направление коль­цевых ниток фрезы не сов­падает с направлением вин­товой нитки детали (см.рис. 7.75, б), возникает значительная погрешность профиля. Погрешность тем меньше, чем меньше угол подъема резьбы, поэтому этот способ целесообразно применять только для резьб малого шага и большого диаметра.

Шлифование резьбы применяется в качестве отделочной обра­ботки точных ответственных резьб.

Если деталь должна подвергаться термообработке, то в каче­стве способа окончательной обработки резьбы применяют резьбошлифование однопрофильным дисковым кругом на точных резьбошлифовальных станках (схема процесса подобна схеме резьбо­фрезерования дисковой фрезой).

Этот способ резьбошлифования обеспечивает высокую чистоту поверхности и высокую точность диаметральных размеров и шага. Однако профиль содержит неизбежные методические погреш­ности подобные погрешностям резьбофрезерования дисковой фрезой.

Мелкие резьбы с шагом до 1 мм могут быть прошлифованы сразу по целому материалу, без предварительного нарезания резьбы резцом.

Короткие резьбы на закаленных деталях, предварительно на­резанные и ненарезанные, шлифуются многопрофиль­ными кругами с кольцевыми нитками по методу попереч­ного врезания аналогично резьбофрезерованию групповыми фре­зами, а длинные резьбы — многопрофильными кругами с осевой подачей. Этот способ шлифования более производительный, но менее точный и может эффективно применяться лишь на резьбах с малым углом подъема.

Из других способов окончательной обработки резьбы точных винтов отметим притирку резьбовыми притирами (регулируемыми и нерегулируемыми). Притиры (гайки) выпол­няют из чугуна или меди и шаржируют абразивным материалом.