Нарезание резьбы вращающимися резцами

Сущность метода нарезания резьбы вращающимися резцами заключается в следующем. Заготовка, на ко­торой должна быть образована резьба, закрепляется в патроне или в центрах станка и вращается с небольшим числом оборотов (обычно 3—40 об/мин.). Резец, уста­новленный в специальной резцовой головке, вращается вместе с ней с большим числом оборотов (обычно 1000—3000 об/мин.).

Ось, вокруг которой вращается резец, смеще­на относительно оси вра­щения детали (рис. 3.15). Поэтому резец периодиче­ски то входит в контакт с заготовкой, снимая с нее стружку, то выходит из контакта, т. е. процесс ре­зания осуществляется с перерывами.

За один полный обо­рот заготовки суппорт с резцовой головкой пере­мещается вдоль оси заго­товки на величину, рав­ную шагу резьбы.

В зависимости от то­го, как расположена тра­ектория вращения резца

относительно оси вращения заготовки, различают два способа нарезания резьбы вращающимися резцами:

1) способ внутреннего касания (охваты-
вание); в этом случае заготовка размещается в отвер-­
стии резцовой головки и вращается вокруг оси О, а рез­цовая головка вращается вокруг оси О₁  (рис. 3.15, а);

2) способ внешнего касания (огибание); за­готовка находится сбоку от резцовой головки (рис. 3.15, б).

При работе способом охватывания резец плавно вре­зается в заготовку, длина дуги касания вершины резца и обрабатываемой заготовки составляет примерно ¹/₃ дли­ны окружности резьбы, сечение среза постепенно увеличивается от нуля до наибольшего значения и затем плав­но уменьшается. Стружка получается растянутой и тон­кой, и, несмотря на прерывистую работу, резец почти не испытывает ударов — резание протекает плавно.

При работе способом огибания резец соприкасается с заготовкой на сравнительно небольшой длине дуги окружности, стружка получается короткой и толстой, работа происходит с ударами, и на поверхности резьбы остаются значительные следы обработки. Так как вто­рой способ оказался менее экономичным, он не полу­чил распространения в заводской практике.

Процесс нарезания резьбы способом внутреннего касания представлен в виде схемы, на рис. 3.16, где винтовая нарезка образуется одним резцом.

Деталь имеет наружный диаметр резьбы d₂ и внут­ренний d₁. Допустим, что при первом обороте резцовой головки резцом срезан металл на участке АаС. За время одного полного оборота головки деталь повернется в на­правлении часовой стрелки на некоторый угол φ, и точ­ка К₂ займет положение точки К₁. В начале второго оборота резец войдет в контакт с деталью в точке К₂ и за полный оборот резцовой головки срежет металл на участке К₂ bа. При каждом последующем обороте голов­ки резец удаляет точно такие же части металла, и за время одного полного оборота детали образуется винто­вая канавка, или виток резьбы.

Длина дуги bа измеряется в миллиметрах по длине окружности детали. Эта величина обозначается s_z и на­зывается круговой подачей на один резец. Величина кру­говой подачи оказывает влияние на качество резьбы. При подаче детали s_z> l мм/резец, особенно при обра­ботке способом огибания, когда следы движения резца на поверхности детали имеют вогнутую форму, огранка становится заметной на глаз. При подачах детали s_z = 0,6—0,8 мм/резец и работе способом охватывания огранка становится незаметной невооруженным глазом и на качество резьбы практически не влияет.

Зная круговую подачу, которая выбирается в зави­симости от механических свойств металла, можно опре­делить число оборотов нарезаемой детали n_д из следую­щего уравнения:

n_д = мм,

где d — наружный диаметр резьбы детали, в мм;

   n_р — число оборотов в минуту резцовой головки;

   z — число резцов в головке.

Число оборотов резцовой головки подсчитывается по следующей формуле:

   n_р = мм,

где v — окружная скорость резцов в головке, в м/мин;

D — диаметр, на котором расположены резцы в го­ловке, в мм.

Продольная подача определяется величиной переме­щения резцовой головки (в миллиметрах) в осевом на­правлении за один оборот детали. Она равна шагу резь­бы.

Производительность процесса нарезания и качество резьбы в значительной степени зависят от отношения диаметра вращения вершины резцов D и диаметра де­тали d.

При данной скорости резания число оборотов резцо­вой головки n_р будет тем больше, чем меньше диаметр D₁. Следовательно, при данной величине круговой пода­чи s_z увеличение числа оборотов резцовой головки озна­чает и увеличение числа оборотов детали, т. е. повыше­ние производительности.

Практикой установлено, что для нарезания наружных треугольных резьб целесо-образно принимать  = 1,4—1,6. При диаметре D < 1,4 d увеличивается дуга касания резца и детали, вследствие чего резец не успе­вает охладиться и его стойкость уменьшается.

Вращающимися резцами нарезают как наружные, так и внутренние резьбы (рис.3.17). При нарезании внутренних резьб нормальные условия работы достига­ются при  = 0,5—0,55 и  при  диаметре  отверстия  d ≥ 45—50 мм.  Резьбу нарезают на токарно-винторезных,

 

 резьбонарезных и резьбофрезерных станках с по­мощью приспособлений.

Для нарезания внутренних резьб применяют спе­циальную оправку, конический хвостовик которой вставляют в отверстие шпинделя резьбонарезного при­способления и закрепляют при помощи шайбы 5 и винта 6 (рис. 3.18). Для обеспечения равномерности хода приспособления на оправку 4 насаживают махо­вик 3, закрепляемый гайкой 2. Твердосплавной резец 1 вставляют в гнездо на передней части оправки и закреп­ляют торцовым или боковым винтом.

При нарезании наружной резьбы на стальных дета­лях скорость резания составляет от 150 до 300 м/мин, а на бронзовых — до 500—600 м/мин. Охлаждение не при­меняется. Круговая подача s_z = 0,3— 0,8 мм/резец. Резь­бы с шагом до 6 мм нарезаются за один проход. Точ­ность резьбы — 2—3-й классы, а шероховатость поверх­ности — 5—6-й классы.

 

Фрезерование резьбы

Фрезерование наружной и внутренней резьб осуще­ствляется в основном дисковыми и групповыми фрезами.

Дисковые резьбовые фрезы применяют для нарезания длинных наружных и внутренних трапецеидальных резьб диаметром от 10 до 82 мм с шагом 2—12 мм. Резьбу об­рабатывают за два прохода — черновой и чистовой — фрезами.

Схема фрезерования наружной резьбы дисковой фре­зой на универсально-фрезерном станке при­ведена на рис. 3.19. Фрезу устанавливают относительно заготовки под углом ω, равным углу подъема винтовой линии резьбы. В процессе работы фреза совершает вра­щательное движение, а заготовка — вращательное и по­ступательное.

Длинные наружные резьбы можно фрезеровать ди­сковыми фрезами на универсальном резьбофрезерном станке.

Для нарезания коротких мет­рических наружных и внутренних резьб с шагом от 0,75 до 6 мм используют групповые (гребенча­тые) резьбовые фрезы. Эти фре­зы имеют такой же профиль, как* и нарезаемая резьба, но их зубья расположены не по винтовой ли­нии, а по кольцевым поверхно­стям, перпендикулярным оси фре­зы. По наружному цилиндру фре­за прорезана продольными канав­ками, число которых выбирает­ся в зависимости от диаметра фрезы.

Групповые резьбовые фрезы относятся к типу фрез с затылованной формой зубьев. Задний угол на вершине зуба α = 8—10°, передний γ = 0. Длина режущей части фрезы делается больше длины нарезаемой резьбы на 2— 3 нитки.

Схема фрезерования наружной и внутренней резьб групповыми фрезами приведена на рис. 3.20. Фреза и обрабатываемая деталь получают вращательное движе­ние. Кроме того, фреза медленно перемещается вдоль оси — за один оборот детали передвигается на шаг резь­бы и в поперечном направлении — на полную глубину резьбы. Когда фреза врезается в деталь на полную глу­бину резьбы, поперечное перемещение ее автоматически выключается. Для нарезания резьбы на всей заданной длине детали достаточно сделать один оборот. Но если учесть подвод, врезание и отвод фрезы, то весь цикл на­резания резьбы осуществляется за 1¹/₄ оборота детали.

Фрезерование резьбы производится со встречной по­дачей, поэтому при нарезании наружной резьбы (рис. 3.20, а) фреза и деталь вращаются в одну сторону, а при обработке внутренней — в противоположные.

При нарезании внутренней резьбы (рис. 3.20, б) диа­метр фрезы должен быть примерно вдвое меньше внут­реннего диаметра резьбы.

Групповыми фрезами можно нарезать конические и многозаходные резьбы, а также некоторые типы специ­альных резьб на резьбонарезных станках моделей 5М5Б62 и 561.

Наибольший диаметр фрезеруемой на станке мод. 5М5Б62 резьбы: наружной — 100 мм и внутренней — 80 мм; наибольшая длина — 75 мм и шаг — 6 мм.

Станок мод. 561 предназначен для нарезания длин­ных резьб (до 1500 мм). В условиях мелкосерийного про­изводства на станках мод. 561 можно обрабатывать груп­повыми фрезами и короткие резьбы.

Наименьший диаметр внутренней резьбы лимитирует­ся жесткостью и прочностью фрезы. Он может состав­лять 18—20 мм для мелкой метрической резьбы и 27— 30 мм — для крепежной метрической резьбы.

В крупносерийном и массовом производстве группо­выми фрезами нарезают резьбы 2—3-го классов точности диаметром свыше 30—40 мм. При меньшем диаметре резьбы фрезерование целесообразно применять только в тех случаях, когда по технологическим и другим при­чинам нельзя воспользоваться более производительными методами.

Наружная резьба может быть образована также тор­цовой фрезой, вставные ножи которой заточены по про­филю нитки резьбы. Этим способом нарезают резь­бы на вертикально-фре­зерном станке, где заго­товка получает вращение от делительной головки или через особый редук­тор, устанавливаемый на рабочем столе станка и приводимый в действие от механизма подачи сто­ла (рис. 3.21).

Для свободного выхо­да вставного ножа фрезы из канавки при обработке от­носительно длинных резьб торцовой фрезой небольшого диаметра ее ось должна быть установлена под углом φ < 90° к оси нарезаемой заготовки. При нарезании же коротких резьб этот угол может быть взят рав­ным 90°.

Торцовой фрезой можно нарезать резьбы также на горизонтально-фрезерном станке с поворотной головкой.

 

Накатывание резьбы

Кроме образования резьбы резанием в промышлен­ности широко применяют метод накатывания резьбы.

Сущность метода накатывания заключается в том, что заготовка обжимается более твердыми накатывающи­ми инструментами и на ней благодаря пластическим свойствам материала остается отпечаток, создаваемый рабочей частью инструмента при соответствующей ки­нематической связи его с заготовкой.

Образование резьбы накатыванием имеет ряд преиму­ществ по сравнению с изготовлением резанием. При обычном нарезании резьбы волокна материала перере­заются (рис. 3.22, а), а при накатывании они изгибаются,

располагаясь вдоль профиля резьбы (рис. 3.22,б). Пре­дел прочности на срез накатанных резьбовых ниток на 25—40% выше нарезанных резцом.

Наряду с высокой прочностью метод накатывания обеспечивает высокую износостойкость резьбовых по­верхностей, а также значительное увеличение произво­дительности.

Заготовки для накатывания резьбы могут быть изготовлены из сталей различных марок и цветных метал­лов. Все материалы с относительным удлинением δ ≥ 12% обычно хорошо накатывают­ся. Процесс накатки резьбы сопровождается смазкой.

Качество накатанной резьбы во многом зависит от правильного выбора ве­личины диаметра заготовки, так как при накатывании ме­талл не удаляется и резьба получается только благода­ря его пластическим дефор­мациям. Имеется довольно много попыток определить

"диаметр заготовки на основании аналитического расчета или эмпирической формулы. Однако производственная практика показывает, что величину диаметра заготовки целесообразно выбирать пробным накатыванием, исходя из положения, что диаметр заготовки должен быть при­близительно равен среднему диаметру резьбы.

Для определения диаметра заготовок на заводах из­готовляют ступенчатую заготовку, у которой диаметр каждой ступени отличается от среднего диаметра резь­бы на небольшую величину (порядка 0,02—0,03 мм). На­катывание такой заготовки по всей длине показывает наиболее целесообразный диапазон диаметров, в кото­ром обеспечивается накатывание годной резьбы.

Шероховатость поверхности заготовки должна быть не ниже 4-го класса.

Резьбу накатывают плоскими плашками, круглыми роликами и резьбонакатными головками. Резьбу 1-го и 2-го классов точности получают с помощью роликов, а 2—3-го классов — плашек. Шероховатость накатанной поверхности — 7—8-й классы чистоты.

Накатывание резьбы плашками. Схема накатывания резьбы плашками приведена на рис. 3.23. Неподвижная плашка 1 закреплена на станке, а подвижная 3 — на ползуне станка. Когда ползун с плашкой 3 находится вкрайнем правом положении, заготовка 2 автоматически подается толкателем к заборной части плашек. Затем толкатель отходит, и подвижная плашка 3, перемещаясь с ползуном влево, увлекает за собой заготовку, которая прокатывается между плашками.

Наибольший диаметр накатываемой резьбы — 8 мм.

Основные размеры плашек регламентированы ГОСТом. Изготовляют их из сталей Х12АФ или9ХС с термической обработкой до твердости HRC 58—60. Шероховатость поверхности рабочей части плашек долж­на быть не ниже 7-го класса.

На рабочей поверхности плашек образованы резьбо­вые нитки, расположенные под углом α подъема резь­бы детали по среднему диаметру.

Рабочая сторона плашки имеет заборную l₁, калиб­рующую l₂ и выходную l₃ части. Подвижная плашка мо­жет выполняться с заборной частью и без нее.

Способ накатывания плашками позволяет образовы­вать резьбы на болтах, винтах, шпильках и других де­талях диаметром от 2 до 25 мм и длиной до 125 мм. Про­изводительность процесса — 60—120 деталей в минуту приавтоматической загрузке заготовок и 30—50 деталей — при ручной. Скорость накатывания v = 15—20 м/мин. При накатывании используются различные смазки. Точность накатанной резьбы соответствует 2—3-му классам, шеро­ховатость поверхно­сти — 6—8-му классам.

Накатывание резь­бы роликами. При на­катывании резьбы ро­ликами можно приме­нять три вида подач: тангенциальную, ради­альную и осевую. Наи­более распространена схема накатывания резьбы двумя ролика­ми с радиальной пода­чей (рис. 3.24).

Резьбу накатывают на специальных стан­ках, обеспечивающих одновременное враще­ние двух роликов 1 и 2 в одну сторону. Заго­товку 3 устанавливают на подпорку 4 между роликами. При накаты­вании заготовка при­жимается к осевому упору 5. Подвижный ролик 2 при вращении получает радиальную подачу и прижимает заготовку к ролику 1. Резьба роликов вдав­ливается в заготовку и оставляет на ней нега­тивный отпечаток. При достижении требуемой глубины резьбы ролик 2 после небольшой выдержки бы­стро отводится. Готовая деталь удаляется, и вводится следующая заготовка.

Для получения правильной по профилю и размерам резьбы ролики должны быть установлены по отно­шению друг к другу в осевом направлении строго в опре­деленном положении. При нарезании однозаходной или многозаходной резьбы с нечетным числом заходов вер­шина ниток резьбы одного ролика должна располагаться против середины впадины резьбы второго ролика, а при обработке многозаходной резьбы с четным числом за­ходов вершины резьб обоих роликов должны распола­гаться друг против друга.

Накатные ролики для образования метрических резьб диаметром 3—45 мм регламентированы ГОСТом. Ролики изготовляют из стали Х12АФ, термиче­ски обработанной до твердости HRC 58—60.

Роликами обычной точности нарезают резьбу 2-го класса точности с шероховатостью поверхности профиля 7-го класса, а роликами повышенной точности — не ниже 1-го класса точности с шероховатостью поверхности 8-го класса.

Направление резьбы на роликах противоположно направлению резьбы на детали.

При выборе диаметра накатных роликов учитывают, что процесс накатки улучшается с увеличением диамет­ра роликов. Чтобы обеспечить одинаковый угол α подъ­ема резьбы на ролике и на заготовке, резьбу выполняют многозаходной, при этом число заходов определяют по формуле:

n = ,

где D_ср — средний диаметр ролика;

  d_ср - средний диаметр резьбы заготовки.

Следовательно, ход резьбы роликов Н_р будет равен:

Н_р = ns,

где s — шаг накатываемой резьбы.

При накатывании на детали многозаходной резьбы с числом заходов п_дчисло заходов резьбы роликов бу­дет составлять:

n = n_{д .}

Накатыванием можно образовывать резьбы диамет­ром от 0,3 до 150 мм на деталях из сталей твердостью до HRC 37, а также из цветных сплавов с точностью до 1-го класса и с шероховатостью поверхности до 7—8-го классов. Скорость накатывания резьбы роликами колеб­лется в пределах 25—120 м/мин.

Длина получаемой резьбы лимитируется шириной роликов, которая должна быть несколько больше задан­ной длины резьбы и редко превышает 100—120 мм.

Производительность процесса накатывания зависит от шага и длины резьбы, материала заготовок и колеб­лется в пределах 80—500 деталей в час.

 

Лабораторная работа № 4

Тема: Обработка плоских поверхностей

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 893; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!