Фрезерование резьбы

Фрезерование наружной и внутренней резьбы широко применяется в производстве; оно осуществляется двумя способами: 1) дисковой фрезой, 2)групповой фрезой.

Первый способ — фрезерование дисковой фрезой — применяется при нарезании резьб с большим шагом и крупным профилем. Нарезание дисковой фрезой производится за один проход и для очень крупных резьб — за два или три прохода. Профиль фрезы соответствует профилю резьбы; ось фрезы располагается по отношению к оси детали под углом α, равным углу наклона резьбы (рис. 3.68, а). Дисковые фрезы применяются симметричные (рис., 3.68 б) и несимметричные (рис. 3.68. в) в зависимости от конструкции станка. При нарезании резьбы фреза вращается и имеет поступательное движение вдоль оси детали, причем перемещение за один оборот детали должно точно соответствовать шагу резьбы. Вращение детали происходит медленно в соответствии с подачей.

Основное время при нарезании резьбы дисковой фрезой резьбофрезерных станках определяется по формуле

t_o=t₁+t₂+t₃ (4)

где t_l — время нарезания при первом проходе; t₂ — время нарезания при втором проходе; t₃ — время нарезания при третьем проходе.

Рисунок 3.68 Схемы фрезерования резьбы дисковыми фрезами:

а •— смещение осей фрезы и нарезаемой детали;

б — фреза симметричного профиля;

в — фреза несимметричного профиля

Время нарезания для каждого прохода определяется отдельно, так как глубина резания, минутная подача и врезание для каждого из них различны.

Время нарезания каждого прохода t_i определяется по формуле:

t_i= (5)

где l₀ — длина резьбы в мм; l_вр — величина врезания дисковой фрезы в мм;

l_п — величина перебега дисковой фрезы в мм (для резьбы на проход l_п = 1--З шага резьбы; для резьбы в упор l_п = 0); d - наружный диаметр нарезаемой резьбы в мм; s_t — шаг резьбы в мм; α— угол наклона витков резьбы к оси нарезаемой детали в градусах; s_м — минутная подача по наружной окружности нарезаемой детали в мм/мин; i — число ходов; g — число заходов резьбы;

s_м=s_zzn_ф (6)

где s_z — подача в мм на один зуб резьбовой фрезы; г — число зубьев резьбовой фрезы; n_ф — число оборотов резьбовой фрезы в минуту;

n_ф= (7)

где v — скорость резания вм/мин; D — диаметр фрезы в мм.

Величину врезания дисковой фрезы l_вр можно приблизительно определить по формуле

L_вр=√t(D-t) (8)

где t — глубина резьбы в мм.

Второй способ — фрезерование групповой фрезой — применяется для получения коротких резьб с мелким шагом (рис. 3.69 , a — фрезерование наружной резьбы, рис. 3.69 .,6 — фрезерование внутренней резьбы). Групповая фреза (называется иногда гребенчатой) представляет собой как бы группу дисковых фрез, собранных на одну оправку (отсюда название «групповая фреза»).

Рисунок 3.69 Схемы фрезерования резьбы групповыми фрезами:

а — наружной резьбы; б — внутренней резьбы

Длина фрезы обычно принимается на 2—5 мм больше длины фрезеруемой резьбы. Групповая фреза для нарезания резьбы устанавливается параллельно оси детали, а не под углом, как дисковая фреза. (Резьбу с большим наклоном групповой фрезой нарезать нельзя.) Предварительно производят врезание фрезы на глубину резьбы. Во время полного оборота детали групповая фреза перемещается на величину шага резьбы. Фрезерование резьбы происходит за 1,2 оборота детали; 0,2 оборота детали необходимо для врезания фрезы на глубину резьбы и перекрытия места врезания. Основное время для нарезания резьбы групповой фрезой на резьбо-фрезерных станках определяется по нижеследующей формуле, выведенной из формулы (5); при этом принято, что деталь делает один оборот и коэффициент врезания равен 1,2; число проходов ичисло заходов при нарезании групповой фрезой равно единице:

t_o= (9)

Шлифование резьбы

Шлифование резьбы широко применяется при изготовлении резьбонарезного инструмента, резьбовых калибров, накатных роликов, точных винтов и других деталей с точной резьбой. Шлифуют резьбу обычно после термической обработки, которая часто искажает элементы резьбы. Процесс шлифования резьбы одно- и многониточным кругом (рис. 3.70 ) аналогичен фрезерованию соответственно дисковой или групповой фрезой.

Рисунок 3.70 Абразивные круги для шлифования резьбы:

а) – однониточный; б) - многониточный

Шлифование однониточным кругом (рис. 3.71, а) осуществляется при продольном перемещении детали 2. Однониточные круги правят одним или двумя алмазами при помощи специального приспособления (рис. 3.71, б: 1 — шлифовальный круг, 2 — державка с алмазом).

б)

Рис. 3.71. Шлифование резьбы однониточным кругом:а) — схема шлифования: 1 — шлифовальный круг; 2 — деталь; б) — правка круга: 1 — шлифовальный круг; 2 — державка с алмазом

Многониточные круги применяют преимущественно при шлифовании резьбы на деталях с короткой нарезанной частью (обычно не более 40 мм). На рис. 3.72, а, б показаны схемы шлифования (/ и // — положения круга). Ширина шлифовального круга должна быть больше длины шлифуемой резьбы на 2—4 шага. На круге делается кольцевая резьба с требуемым шагом. Шлифование производится по методу врезания при продольном передвижении детали на 2—4 шага за 2—4 ее оборота.

Если длина резьбы больше ширины многониточного круга, шлифование производится при продольном передвижении детали относительно круга. Все нитки резьбы детали последовательно шлифуются всеми нитками шлифовального круга. Заправляют круг под углом α, как показано на рис. 3.72, в.

Профилируют многониточный шлифовальный круг на большинстве станков посредством накатывания кольцевой резьбы стальным роликом (рис. 3.72, г). Ролик для накатывания кольцевой резьбы изготовляют из закаленной стали одной из марок — Р18, У12, ХВГ.

. На цилиндрической поверхности ролика нарезана кольцевая резьба с требуемым шагом и углом профиля; на той же поверхности ролика прорезаны пересекающие кольцевую резьбу спиральные канавки с неравномерным шагом; иногда вместо спиральных канавок по всей поверхности резьбы ролика просверливают отверстия. При накатывании шлифовальный круг приводится в медленное вращение, благодаря чему круг заставляет вращаться ролик. Витки ролика постепенно выкрашивают на поверхности круга канавки, образуя кольцевую резьбу.

На некоторых резьбошлифовальных станках имеются специальные приспособления для профилирования многониточного шлифовального круга алмазом.

Основное время при шлифовании резьбы однониточным кругом определяется по следующей формуле:

(lо+lвр + lп)α

t_o =--------------- k (10)

s_tns_n

где l₀ —длина резьбы в мм; 1_вр —длина врезания в мм;l_п —длина перебега в мм;

l_вр = l_n=1 3s_t,

s_t — шаг резьбы в мм; п — число оборотов детали в минуту; а — припуск на шлифование по среднему диаметру резьбы в мм; s_n — поперечная подача на один проход (глубина шлифования) в мм; к — коэффициент, учитывающий точность шлифования (величина коэффициента k указана в теме «Шлифование наружных поверхностей»).

Резьбы с большим шагом шлифуют после предварительного нарезания резцом или фрезой и термической обработки их. Резьбы с малым шагом (до 1,5 мм) на закаленном валике часто образуются вышлифовыванием однониточным или многониточным кругом.

Шлифуют резьбу главным образом на специальных резьбошлифовальных станках. При небольших размерах производства можно шлифовать наружную и внутреннюю резьбу на токарно-винторезных станках, обладающих достаточной точностью, при помощи специальных приспособлений.

При шлифовании резьб точность обработки обычно выражается допуском по среднему диаметру в мм, по шагу резьбы (на длине 25 мм) в мм и по половине угла профиля в мин.

Бесцентровое шлифование резьбы применяется преимущественно в массовом производстве при наличии многониточных кругов. Этим методом можно шлифовать только наружную резьбу. Для этих целей применяются станки, имеющие схемы обычных бесцентрово-шлифовальных станков, снабжаемые многониточными кругами с кольцевыми канавками, имеющими профиль шлифуемой резьбы. Круги имеют конусную заборную часть, что позволяет шлифовать деталь по наружному диаметру при наличии припуска, а образование профиля резьбы происходит постепенно по мере перемещения детали.

Накатывание резьбы

Накатывание резьбы осуществляется при помощи давления, а не резания металла. При этом методе волокна материала не разрезаются, а деформируются пластически под воздействием резьбонакатных плашек или роликов, выступы которых вдавливаются в обрабатываемый металл. Полученная таким методом резьба имеет ровную, чистую и уплотненную поверхность.

Накатывается резьба в холодном состоянии. Материал изделия влияет весьма сильно на качество резьбы: высокое качество резьбы получается на изделиях из пластичного материала; на твердом материале резьба, в особенности крупная, накатывается на мощных станках с большими нагрузками.

Резьбу можно накатывать двумя способами: 1) плоскими накатными плашками и 2) накатными роликами (иногда их называют круглыми плашками).

На рис. 3.73 показана схема накатывания резьбы плоскими плашками. Плашка неподвижна, а подвижная плашка 2 установлена на ползуне, совершающем прямолинейное возвратно-поступательное движение; 3 — детальв положении до накатывания; 4 — деталь в положении после накатывания.

Рабочая поверхность плашек имеет прямолинейную резьбу (развертку резьбы винта) с профилем и углом подъема, соответствующими профилю и углу подъема накатываемой резьбы. Помещенная между плашками цилиндрическая заготовка в результате перемещения подвижной плашки 2 переходит из первоначального положения 3 в конечное 4 и при этом вследствие деформации металла приобретает резьбовую поверхность. Неподвижная плашка 1 имеет заборную часть, захватывающую заготовку и формирующую профиль резьбы, калибрующую часть и сбег, обеспечивающий плавный выход заготовки из плашек. Подвижная плашка обычно изготовляется без заборной части.

При работе плоскими плашками возникают большие давления, поэтому этим способом нельзя накатывать резьбы на недостаточно жестких или пустотелых заготовках.

Для получения требуемых размеров резьбы диаметр заготовки (d₃) должен быть примерно равен среднему диаметру резьбы. Его можно приближенно определить по формуле:

d_заг=√0,5(d_н²+d_в²) (11)

где d₃ — диаметр заготовки в мм; d_u — наружный диаметр резьбы в мм; d_в — внутренний диаметр резьбы в мм.

Для накатывания резьбы плоскими плашками применяются специальные станки, имеющие ползун, на котором крепится подвижная плашка. В зависимости от конструкции станка ползун с плашкой совершает возвратно-поступательное движение в вертикальной, горизонтальной или наклонной плоскости.

Резьбонарезные станки с плоскими плашками изготовляются автоматически действующими (в редких случаях с ручной установкой заготовки). Заготовка накатывается за один двойной ход ползуна. Длина хода ползуна зависит от длины плашек.

Машинное время накатывания резьбы:

t_o= (12)

где п — число двойных ходов ползуна в минуту; i — число прокатываний заготовки между плашками, как правило, равное единице. (При особо глубокой резьбе, большом шаге резьбы и т. п. для образования полного профиля резьбы приходится прокатывать заготовку между плашками два раза.)

Плоскими плашками большей частью накатывают болты, винты и реже шурупы, обычно получая при этом резьбу 8 степени точности. Используемые для этого станки производят 120—150 двойных ходов, а наиболее современные — до 280 двойных ходов в минуту. Более точная резьба накатывается при 30—40 двойных ходах в минуту.

Рисунок 3.74. Накатывание резьбы роликами:

а —одним роликом; б — двумя роликами с винтовыми витками;

в — двумя роликами с кольцевыми витками, наклоненными под

углом подъема резьбы

Резьбонакатные автоматы, работающие плоскими плашками, выпускаются нескольких типоразмеров. На этих станках можно накатывать резьбу диаметром от 2 до 25 мм и длиной до 125 мм. Станки имеют автоматические загрузочные устройства и обладают высокой производительностью.

В практике широкое распространение получило накатывание резьбы роликами (круглыми плашками) с радиальной, продольной и тангенциальной подачей.

Накатывание резьбы с радиальной подачей производится одним, двумя и тремя роликами.

Накатывание резьбы диаметром от 5 до 25 мм одним роликом (рис. 3.74, а) применяется на токарных и револьверных станках и автоматах. Заготовка 1 зажимается в патроне или цанге станка, а резьбовой ролик 2 — в державке 3, устанавливаемой в суппорте 4 или в револьверной головке станка.

На ролике 2 резьба направлена противоположно по сравнению с накатываемой резьбой заготовки, т. е. правая резьба накатывается роликом с левой резьбой, и наоборот. Средний диаметр ролика, число заходов и длина хода резьбы должны быть кратными тем же параметрам накатываемой резьбы.

Накатывание резьбы одним роликом часто вызывает изгиб заготовки из-за односторонней радиальной силы, возникающей при накатывании.

Наибольшее распространение получил способ накатывания резьбы двумя роликами (рис.3.74, б). Заготовка 1 помещается на направляющей планке 2, располагаемой между роликами 3. Оба ролика вращаются в одну сторону, причем один из роликов получает радиальную подачу (по стрелке А).

Значительно реже накатывают резьбу тремя роликами. Радиальная подача в этом случае дается одновременно всем трем роликам. Центрирование заготовки производится самими роликами, причем не требуется никаких опор.

Скорость вращения роликов изменяется от 12 до 100 м/мин в зависимости от диаметра резьбы, точности ее и материала заготовки. При накатке роликами можно получить резьбу 6-7 степени точности, а иногда и точнее.

Автоматы, накатывающие резьбу роликами, производительнее резьбонакатных автоматов, работающих плоскими плашками.