Получение резьбовых поверхностей

Резъботочение примешется в мелкосерийном и серийном (реж) произ­водстве. Оно осуществляется резьбовьм резцом, профиль которого соответству­ет требуемому профилю резьбы за несколько проходов. Плоскость симметрии профиля резьбового резца должна быть перпендикулярна к оси вращения заго­товки, а число его проходов зависит от шага резьбы (рис.4.10.).

Рис. 4.10. Схемы образования наружных и внутренних резьб: а - резьботочение; б - схема радиальной подачи; в - схема комбинированной подачи; г - нарезание плашкой; д - нарезание головкой с круглыми гребенками; е - фрезерование дисковой фрезой; ж - фрезерование гребенистой фрезой; з -скоростное фрезерование по схеме внутреннего касания.

Резъбофрезерование используется для формообразования резьб с крупным профилем (червяки, трапецеидальные резьбы) и осуществляется на резьбофрезерных станках дисковыми фрезами. Ось фрезы скрещивается с осью заготовки под углом, равным углу подъема резьбы по среднему диаметру. Такая наладка обеспечивает максимальную точность формы профиля резьбы. «Вихревое» ох­ватывающее фрезерование резьб с крупным и нормальным шагом осуществляет­ся на токарных станках посредством приспособления с вращающейся многорез­цовой головкой (фрезой), установленного на суппорте вместо верхних поворот­ных салазок под определенным углом к оси заготовки.

Резьбы на крупных деталях, пересеченные шпоночными пазами или лысками, на тонкостенных деталях или деталях с ограниченным сбегом фрезеруют на резьбофрезерных станках с помощью групповых (гребенчатых) фрез, вра­щающихся с определенной частотой. Поперечная подача осуществляется до тех пор, пока не установится заданное межосевое расстояние (полный профиль резь­бы). Затем заготовка обрабатывается за время, соответствующее одному ее обо­роту. Продольная подача связана с частотой вращения заготовки. Полный цикл обработки осуществляется за 1,1... 1,2 оборота заготовки. При фрезеровании внутренних резьб диаметр инструмента не может быть больше 0,75 диаметра резьбы Недостатком данного способа является относительно низкая точность формы профиля резьбы

Резъбашлифование осуществляется чаще всего однониточным кругом, что обеспечивает максимальную точность формы профиля резьбы. При этом ось вращения круга наклоняется относительно оси заготовки на угол, соответст­вующий углу подъема резьбы. Если шаг резьбы меньше 2 мм, то она шлифуется обычно «по целому», т. е. без предварительной обработки другими способами. В зависимости от шага и требований к точности резьбы резьбошлифование осуще­ствляется за один или два прохода (предварительный и чистовой).

Особенностью нарезания резьбы самозатягиванием является то, что при­нудительная осевая подача инструмента или заготовки необходима только в на­чальный период обработки, пока инструмент не сформировал несколько первых (1...3) витков резьбы Данный способ реализуется с помощью следующих инст­рументов: круглой плашки и резьбонарезной головки (для наружной резьбы); метчика и гайконарезной головки (для внутренней резьбы). Каждый из этих ин­струментов имеет заборную часть с формообразующими элементами, которые находятся на различных расстояниях от оси заготовки и вступают в работу по­степенно, по мере относительного осевого перемещения инструмента и заготов­ки. Когда заборная часть инструмента создает в заготовке первые винтовые ка­навки (хотя и не полного профиля), образуется винтовая пара «винт-гайка», ко­торая в дальнейшем при наличии вращательного движения обеспечивает подачу (самозатягивание) на оборот заготовки (инструмента), равную шагу резьбы.

Следствием самозатягивания при нарезании резьбы метчиками и плашками является подрезание боковых сторон профиля первых ниток резьбы, обращенных в сторону, противоположную подаче, так как именно они воспринимают возрастающую по мере увеличения длины нарезаемой резьбы силу осевой подачи. Наиболее радикальным способом устранения этого отрицательного явления может быть создание контрсилы, направленной в сторону подачи и изменяемой по закону изменения силы осевой подачи. Эта контрсила должна действовать на инструмент. Такая сила создается в специальных державках наклонными пазами, в которых момент сопротивления резанию раскладывается на окружную и осевую составляющие.

При нарезании резьб в пластичных материалах рекомендуется применять метчики с вырезанной в шахматном порядке ниткой на калибрующей части или на всей длине, включая и заборную часть. Благодаря шахматному профилю нарезки нитки резьбы, подвергаемых в процессе резания упругим деформациям, не заклиниваются в витках инструмента.

Основной недостаток формообразования резьбы метчиками и плашками— необходимость их свинчивания по окончании нарезания, что снижает производительность процесса и качество резьбы. Этого недостатка лишены процессы формообразования внутренних резьб резьбонарезными головками (для резьб с диаметром больше 30 мм и наибольшим шагом 3 мм) и наружных резьб винторезными головками. Рабочие элементы этих головок (призматические или дисковые гребенки) в конце рабочего хода выходят из контакта с заготовкой (отводятся), а перед началом нарезания устанавливаются в рабочее положение ("взводятся"), причем эта трансформация головок может осуществляться автоматически. Кроме указанных преимуществ, каждая головка путем смены гребенок допускает нарезание резьбы в довольно широком диапазоне диаметров и шагов, а также позволяет регулировать средний диаметр нарезаемой резьбы. Конструкции головок нормализованы

Наиболее производительным процессом формообразования резьбы с высокой степенью отделки и точности является холодное пластическое деформирование — накатывание (для наружной резьбы) и раскатывание (для внутренней). Кроме того, этот процесс одновременно повышает усталостную прочность резьбы по сравнению с нарезанной (рис.4.11.).

Резьба может быть накатана (раскатана) на заготовках из любого пластичного металла, Сталь с относительным удлинением более 8 % и пределом прочности менее или равном 800 МПа (твердостью менее 20 НRСэ) хорошо накатывается, хотя можно накатывать резьбу на термически обработанных заготовках из легированной стали с пределом прочности более или равном 1000 МПа и твердостью менее или равной 45 НRСэ. Можно накатывать резьбу на заготовках из бронзы, латуни, алюминиевых сплавов и т.д.

Технологически важным является размер заготовки под накатывание и раскатывание резьбы, так как он влияет не только на силы в процессе формообразования, но и на точность полученной резьбы.

Рис. 4.11. Схемы получения резьбовых поверхностей пластическим деформированием:

а – накатывание плоскими рейками; б – накатывание одним роликом; в - накатывание двумя роликами с радиальной подачей; г - накатывание двумя роликами с тангенциальной подачей; д - накатывание затылованным роликом; е – выдавливание бесстружечным метчиком

В промышленности используют накатывание наружной резьбы с радиаль­ной, танценциальной и осевой подачами. С радиальной подачей наиболее часто осуществляют накатывание двумя роликами. Ролики и вращаются синхронно, причем один ролик получает радиальную подачу с выдержкой времени (без пе­ремещения) в ее конце. Заготовка, устанавливается на опорный нож

Накатывание резьбы с тангенциальной подачей осуществляется плоскими плашками, одна из которых неподвижна, имеет заборную часть определенной длины, калибрующую часть и сбрасывающую часть определенной длины, а дру­гая совершает возвратно-поступательное движение. Неподвижная плашка короче подвижной, что исключает затягивание накатанной заготовки при обратном хо­де.

Для получения длинной наружной резьбы применяют накатывание с осе­вой подачей (самозатягиванием). Диаметр роликов с кольцевой нарезкой выби­рается конструктивно, в процессе обработки они повернуты на определенный угол относительно оси заготовки, а их вращение не требует принудительной синхронизации.

Заборная часть роликов с кольцевой нарезкой может быть выполнена как с полным, так и с неполным профилем резьбы. Преимуществом менее техноло­гичных в изготовлении роликов с полным профилем нарезки на заборной части является лучший захват заготовки в начальный период накатывания резьбы и меньшие радиальные силы при накатывании резьбы с шагом более 2 мм.

Раскатывание внутренней резьбы в пластичных материалах по сравнению с резьбонарезанием обладает рядом существенных преимуществ: повышается прочность и точность резьбы, уменьшается шероховатость, несколько увеличи­вается производительность и существенно возрастает стойкость инструмента. Применяемые для этой цели инструменты носят различные названия: накатники, раскатники или бесстружечные метчики. Раскатник представляет собой закален­ный винт, снабженный заборным конусом с полным профилем резьбы. Он ввин­чивается в гладкое цилиндрическое отверстие. В поперечном сечении рабочей части раскатник затылован и имеет огранку. Такая форма позволяет уменьшить площадь контакта рабочей поверхности инструмента с обрабатываемой заготов­кой и создает лучшие условия для попадания смазочного материала в зону обра­ботки. Граней может быть 3 - 4, а для получения резьбы большего диаметра их может быть 6, 8 и более. В качестве кривой затылования рекомендуется спираль Архимеда. Чаще всего резьба формируется по всему профилю. Но иногда реко­мендуют трехгранную форму, в которой резьба на раскатнике не затылуется. Хо­тя такая форма раскатника более технологична, но при ее использовании наблю­дается увеличение крутящего момента.