Резьбонарезные инструменты
11. Резьбонарезные инструменты
Образование резьбы осуществляется инструментами, которые можно подразделить на три группы в зависимости от метода обработки резьбы:
- нарезание резьбы лезвийным инструментом с образованием
стружки: резьбовые резцы и гребенки, метчики, резьбонарезные плашки, резьбонарезные головки, резьбовые фрезы;
- шлифование резьбы однониточными и многониточными мелкозернистыми шлифовальными кругами;
- накатывание резьбы: накатные ролики, плоские накатные
плашки, головки с накатными роликами, раскатники.
Часто нарезание резьбы разделяют на две операции: черновую и чистовую, особенно это важно при нарезании точных и длинных резьб.
11.1. Резьбовые резцы и гребенки
Резьбовые резцы применяются для нарезания наружных и внутренних резьб. По конструкции резьбовые резцы могут быть стержневыми, призматическими и круглыми, а также однониточными и гребенчатыми (многониточными).
Боковая поверхность резьбы является винтовой поверхностью, поэтому действительные задние углы резца при нарезании резьбы будут изменятся в зависимости от угла профиля резьбы и угла ее подъема (рис.27).
Угол подъема резьбы условно принимается при расчетах для среднего диаметра:
tgτ = S/π×dcp ,
Рекомендуемые материалы
где S - шаг резьбы.
Для определения действительных задних углов в нормальном сечении к режущим кромкам NN можно воспользоваться следующей формулой, полученной при решении прямоугольных треугольников пирамиды АВСД:
tgμ = tgτ×cosε/2.
Тогда:
,
.
Для треугольных резьб влияние μ можно не учитывать. При нарезании многозаходных резьб и резьб с малым углом профиля и большим углом подъема угол μ получается достаточно большим и его необходимо учесть при конструировании резьбового резца.
При нарезании точных трапецеидальных резьб резец с прямолинейными режущими кромками необходимо устанавливать таким образом, чтобы они располагались в осевом сечении резьбы, только в этом случае возможно геометрически правильно сформировать резьбу, поверхность которой, представляет собой архимедову винтовую поверхность (рис. 28). Однако такую установку из-за неодинаковых условий резания справа и слева (разные передние углы) можно применить лишь при чистовой обработке резьбы. При черновой обработке переднюю поверхность резца целесообразно располагать в плоскости, нормальной к направлению нарезаемой резьбы, в этом случае условия резания справа и слева будут одинаковы и можно применять более интенсивные режимы обработки. Но в этом случае прямолинейные режущие кромки резца не дают геометрически правильную форму профиля резьбы в осевом сечении: профиль резьбы получается вогнутый, так называемая "разваленная" резьба.
Гребенками называют многониточные резцы. Они бывают плоскими (стержневыми), призматическими и круглыми. Обычно рабочая часть гребенки состоит из режущей (заборной), срезанной под углом φ = 2 - 5° и калибрующей (4-6 витков).
Наиболее распространенные - круглые гребенки с кольцевой и винтовой нарезкой.
Нарезание наружной правой резьбы выполняется гребенкой с левой винтовой нарезкой и наоборот.
При нарезании внутренней резьбы направление нарезки на детали и гребенке совпадают.
При работе круглая гребенка с винтовой нарезкой устанавливается, как и фасонный резец, со смещением ее оси относительно оси обрабатываемой детали.
11.2. Метчики
Метчики применяются для нарезания внутренних резьб, представляют собой винт, на котором образованы режущие кромки с помощью продольных прямых или винтовых канавок.
Основные типы метчиков: ручные, гаечные, машинные, плашечные, маточные, калибровочные, регулируемые, бесканавочные, метчики для раскатки резьбы.
Рабочая часть метчика состоит из режущей - заборной, и калибрующей. Режущая производит черновое нарезание резьбы, калибрующая - зачистку и окончательную обработку до заданной точности (рис. 29) Хвостовая часть представляет собой стержень с квадратом для передачи крутящего момента.
Конструкцию и геометрию метчика определяют следующие параметры:
- стружечные канавки;
- режущие перья;
- сердцевина (внутренняя часть тела метчика);
- передний угол γ, выбираемый в зависимости от обрабатываемого
материала;
- задний угол α, образованный на заборной части затылованием по наружному диаметру;
- угол режущей или заборной части φ;
- угол наклона стружечных канавок.
Если резьба метчиков выполняется шлифованной, то одновременно производят затылование для образования задних углов по всему профилю резьбы на всей длине рабочей части, величина затылования 0,02 - 0,05 мм на ширине пера. Это приводит к значительному уменьшению трения и облегчению работы метчика.
Для уменьшения трения и исключения возможного заклинивания метчика при работе его резьбовую часть изготавливают с обратным конусом, то есть диаметры резьбы уменьшаются к хвостовику на 0,05 - 0,12 мм на 100 мм длины резьбовой части.
При нарезании резьбы вручную всю работу распределяют между двумя или тремя метчиками (используют комплект метчиков). Полный профиль резьбы при этом имеет чистовой метчик, у чернового и среднего диаметры резьбы меньше. Различна и длина заборной части: у чернового – 4–6 шагов резьбы, у чистового - 1,5–2 шага резьбы.
Для производительной работы метчиков необходимо, чтобы размеры и профиль стружечных канавок обеспечивали размещение стружки, не снижая прочности метчика, а также при вывинчивании метчика не портили резьбу. Из трех, используемых в настоящее время типовых профилей: полукруглого, углового и двухрадиусного, наилучшим является последний (рис. 30)
Поле допуска метчика (рис.31) строится с учетом особенностей его работы: помимо допуска на изготовление по всем трем диаметрам следует учесть допуск на износ по среднему и наружному диаметрам и величину разбивания по среднему диаметру, появляющуюся в результате неизбежных неточностей при изготовлении метчика.
11.3. Резьбонарезные фрезы
Для нарезания резьбы применяются дисковые и гребенчатые фрезы (рис. 32).
Дисковыми резьбовыми фрезами нарезают резьбы (в основном трапецеидальные) на ходовых винтах и червяках. Фрезерование применяют только в качестве предварительного нарезания резьбы. Дисковые фрезы могут быть с симметричным и несимметричным профилем. Поскольку поверхность резьбы - Архимедова винтовая поверхность с прямолинейным профилем в осевой
плоскости, профиль режущих кромок фрезы, устанавливаемой нормально к направлению нарезки, должен быть криволинейным. Так как фрезерование обычно используют для черновой обработки резьбы, то режущие кромки выполняют прямолинейными но угол профиля зуба фрезы корректируют:
tgεпр = tgεрезьбы×cosτ,
где τ - угол подъема резьбы на среднем диаметре.
Дисковые резьбовые фрезы выполняются с острозаточенными зубьями: выше стойкость и производительность по сравнению с затылованными.
Гребенчатые фрезы применяют для фрезерования остроугольных резьб небольшой длины. Резьбовые гребенчатые фрезы имеют кольцевую нарезку и затылованные зубья. Могут быть насадными и концевыми. Стружечные канавки у гребенчатых фрез обычно прямые. Длина фрезы должна быть больше длины нарезаемой резьбы на 2-3 шага.
11.4. Резьбонакатные инструменты
При накатывании резьбы процесс ее формирования происходит за счет пластического деформирования поверхностных слоев. Преимущества накатывания резьб: резьба прочнее; экономия металла; высокая производительность.
Наиболее распространенные способы накатывания резьбы:
- плоскими накатными плашками;
- накатными роликами (рис.33).
При накатывании плоскими накатными плашками одна из них крепится неподвижно в станке, а другая совершает возвратно-поступателыше движения относительно неподвижной. На помещаемой между ними заготовке формируется резьба в результанте прокатывания. На плашке имеется заборная, калибрующая и выходная части. Заборная часть служит для формирования резьбы, от длины заборной части зависит степень деформирования. Часто заборная часть выполняется только на неподвижной плашке.
Длина, высота и ширина плашки рассчитывается в зависимости от параметров нарезаемой резьбы, материала деталей и особенностей эксплуатации плашек.
Накатывание резьбы роликами производится на специальных накатных станках. Ролики вращаются в одну сторону, один из них - подвижный - перемещается к центру накатываемой резьбы. Заготовка помещается между роликами на упоре так, чтобы ось её была расположена на 0,1-0,2 мм ниже оси роликов. Накатывание роликами обеспечивает более точную резьбу, можно накатывать резьбу на тонкостенных деталях.
Вместе с этой лекцией читают "Капаган-каган, Калыгул Бай уулу, А. Масалиев".
Диаметры роликов обычно больше диаметров накатываемых резьб, поэтому для сохранения одинакового угла подъема резьбы должно выполняться соотношение:
,
где n - целое число, равное числу заходов резьбы ролика, Dcp – диаметр ролика, dcp – диаметр накатываемой резьбы.
Основные параметры ролика определяются в зависимости от условий его работы: диаметр - по габаритам станка, ширина В - по длине накатываемой резьбы. Направление резьбы ролика противоположно направлению резьбы детали.
При расчете среднего диаметра роликов необходимо учитывать запас на переточку, осуществляемую шлифованием профиля резьбы ролика:
± 0,0175 Dср.
