Инструменты для накатывания резьбы
Накатные плашки
При накатывании резьб применяют комплект из двух плашек: подвижной и неподвижной.
Профиль развернутых витков резьбы плашек соответствует профилю резьбы детали. Углы наклона развернутых витков резьбы подвижной и неподвижной плашек выполняются равными углу подъема резьбы детали, но их направление принимается различным. Причем профиль витков подвижной и неподвижной плашек смещены друг относительно друга на 0,5 шага. Это обеспечивает касание поверхности накатанной резьбы детали и развернутых витков плашек.
Чтобы обеспечить постоянное формирование резьбы детали в процессе накатывания, плашки снабжаются заборной частью. Наиболее часто заборная часть создается только на неподвижной плашке, а подвижная плашка выполняется без заборной части. Конструкция заборной части плашки может быть различной. Наиболее просто заборная часть создается шлифованием поверху плашки под углом ФИ, у которой витки по всей длине фрезеруются параллельно основанию (рис. 180, а).
При работе с такой заборной частью неподвижная плашка , имеющая более широкие вершины витков, в меньшей степени вдавливается в заготовку, чем подвижная плашка, имеющая витки полного профиля. Это приводит к неравномерной загрузке подвижной и неподвижной плашек. Кроме того рассматриваемая конструкция заборной части плохо захватывает заготовку в начальный момент накатывания, особенно при ее большой длине. Для устранения этого на заборной части иногда выполняют поперечные канавки с утлом профиля 90°, шагом (0,5 -:- 0,8) d и глубиной 0,5t (рис. 183, б).
Распространенной на практике является заборная часть, у которой витки фрезеруются под углом ФИ и имеют полный профиль на всей длине (рис. 180, б). Такая конструкция обеспечивает надежный захват заготовки в начальный момент накатывания. При накатывании резьб с шагом более 1,25 мм находит применение двойная заборная часть с полным профилем витков, фрезерованных под углом ФИ с подшлифовкой (рис. 180, г). Двойная заборная часть способствует повышению интенсивности процесса выдавливания материала заготовки в начальный момент накатывания. Длина заборной части плашки должна быть достаточной для формирования резьбы на наружной окружности заготовки и равной ПИ*dcp. Увеличение длины заборной части вызывает уменьшение усилий накатывания, что способствует повышению точности обработки. Однако при этом повышается склонность заготовки к проскальзыванию, что усложняет наладку станка и затрудняет захват заготовки плашками в начале накатывания. Рекомендуемая длина заборной части зависит от свойств обрабатываемого материала, требуемой точности и размеров резьбы. Она колеблется в пределах l1 = (1 -:- 2,0) ПИ*dcp.
Для накатывания же резьб повышенной точности с шагом свыше 1 мм, длину заборной части увеличивают до l1 = (3 –:- 4) ПИ*dср. Угол наклона заборной части находится в пределах ФИ = 1 -:- 3°.
Глубина захвата плашки а выбирается таким образом, чтобы расстояние между плашками в начале заборной части было больше на 0,07--0,2 мм диаметра заготовки d3:
Где d3 - диаметр заготовки;
D1 - внутренний диаметр резьбы.
Для окончательного обжатия и калибрования резьбы служит калибрующая часть плашки, имеющая полный профиль витков. Угол профиля витков плашки принимается равным углу профиля детали. Высотные размеры профиля выбираются так, чтобы обеспечить требуемую высоту накатанной резьбы и высокую стойкость инструмента. Чтобы обеспечить полное формирование ножки профиля резьбы, высота головки профиля инструмента выбирается больше высоты ножки резьбы на величину запаса на износ, равную 0,015 шага. Для предотвращения поломок и выкрашиваний острых вершин, а также для увеличения стойкости, максимальный размер высоты головки профиля инструмента выбирается такой, чтобы ширина площадки вершины профиля была не менее 0,05 мм.
Высота ножки профиля инструмента должна быть больше максимальной высоты головки резьбы детали на величину гарантированного зазора, равного 0,025 шага. Заполнение при накатывании всего профиля плашки не допускается, так как это ведет к резкому росту усилий, снижению стойкости плашек и может вызвать разрыв накатываемой детали.
Кроме нарезания резьбы круглыми плашками и раздвижными клуппами, применяют резьбонакатные плашки для накатывания резьб. В данном упражнении рассматривается накатывание резьб резьбонакатными плашками типа НП1 с диапазоном диаметров резьбы 4-6 мм.
В резьбонакатную плашку НП1 можно установить следующие комплекты роликов для накатки резьбы с шагом (мм): М4 - 0,7; М5 - 0,8; М6 - 1.
Перед накатыванием резьбы следует выполнить ряд подготовительных работ.
1. Подготавливают заготовку (болты, винты, шпильки) к накатыванию резьбы:
а) проверяют диаметр заготовки, который должен соответствовать размеру, указанному в табл. 6.
Таблица 6. Диаметр заготовок под накатывание резьбы, мм
Примечание . Все размеры даны в миллиметрах.
б) снимают напильником заходную фаску на конце заготовки под углом 10° к оси, чтобы диаметр на переднем конце заходной части был равен внутреннему диаметру резьбы минус ~0,3 мм;
в) заготовку устанавливают и зажимают в тисках в вертикальном положении.
2. Резьбонакатные плашки, находящиеся в разобранном состоянии, подготавливают к работе:
а) в зависимости от диаметра и шага резьбы к плашке подбирают резьбонакатные ролики;
Рис. 195. Резьбонакатные ролики:
а - установка н закрепление роликов в корпусе плашки; б - расположение роликов в корпусе плашки; в - положение зубчатых венцов осей и зубьев колеса в корпуce плашки
б) оси роликов 1 (рис. 195) устанавливают передним торцом с буртиком на плоскость верстака;
в) эксцентрическую шейку оси роликов 2 смазывают тавотом и надевают на нее резьбонакатные ролики 3;
г) ролики (в сборе) вставляют осями в отверстия корпуса 4 в порядке восходящих номеров, обозначенных на роликах и на корпусе метками 1-3 (рис. 195, б), а с противоположной стороны корпуса (рис. 195, в) зубчатые венцы осей 5 должны быть сопряжены с зубьями зубчатого колеса 6;
д) в выточку корпуса вставляют зубчатое колесо 6 (см. рис. 195, в) так, чтобы зубчатые венцы осей 5 были сопряжены с зубьями зубчатого колеса, а выступ В был расположен между двумя регулировочными стопорными винтами 9;
е) оси роликов закрепляют (предварительно) в корпусе гайками 5 с шайбами 7 (рис. 195, а);
ж) ролики устанавливают на требуемый размер резьбы; для этого резьбовой калибр или болт устанавливают по оси плашки между тремя роликами;
з) ролики сближают так, чтобы гребни их резьбы плотно охватывали резьбу калибра (болта). Сближение выполняется двумя регулировочными стопорными винтами 9, один из них вывертывают, а другой завертывают в корпусе 4. При этом завертываемый винт 9, перемещая выступ В, одновременно поворачивает зубчатое колесо 6 и эксцентрическую шейку осей роликов 2, которые сближают резьбонакатные ролики (рис. 195, а, в).
После установки роликов на размер центральное зубчатое колесо 6 стопорят винтами 9 и окончательно зажимают оси роликов 1 гайками 8;
и) калибр (болт) вывертывают из роликов и проверяют свободное вращение на шейках осей.
3. Прием накатывания резьбы состоит в следующем:
а) на нарезаемый конец заготовки накладывают плашку, при этом заходная фаска должна войти без перекоса между тремя резьбонакатнымн роликами плашки;
б) правой рукой охватывают плашку, надавливая на нее вниз, а левой рукой поворачивают плашку по часовой стрелке, применяя метод самозатягивания (рис. 196, а). Принудительная подача плашки на заготовку производится только в начале работы - до захвата роликами;
Рис. 196. Приемы работы:
а - резьбонакатной плашкой для самозатягивания; б - резьбонакатнымн плашками
в) после самозатягивания выполняют вращение плашки с помощью рукояток (рис. 196, б) накатывая резьбу за один проход на заданную длину;
г) обратным вращением плашки свертывают ее с резьбы, протирают чистой тряпкой и провертывают качество накатки калибром-кольцом.
После выполнения задания смывают смазочный материал, протирают инструмент чистой тряпкой и кладут на место.
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. 18 показана схема накатывания резьбы плоскими плашками. Плашка 1 неподвижна, а подвижная плашка 2 установлена на ползуне, совершающем прямолинейное возвратно-поступательное движение; 3 - деталь в положении до накатывания; 4 - деталь в положении после накатывания.
Рис.18. Схема накатывания резьбы плоскими плашками
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 (d 3) должен быть примерно равен среднему диаметру резьбы. Его можно приближенно определить по формуле:
, мм,
где d 3 - диаметр заготовки в мм; d u - наружный диаметр резьбы в ни, d B - внутренний диаметр резьбы в мм.
Для накатывания резьбы плоскими плашками применяются специальныe 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. гайконарезные станки с плоскими плашками изготовляются автоматически действующими (в редких случаях с ручной установкой заготовки). Заготовка накатывается за один двойной ход ползуна. Длина ползуна зависит от длины плашек. 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 3-го класса 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. 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.
Рис. 19. Накатывание резьбы роликами:
а - одним роликом; б - двумя роликами с винтовыми витками; в - двумя роликами с кольцевыми витками, наклоненными под углом подъема резьбы
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. 19,а) применяется на токарных и револьверных станках и
автоматax. Заготовка 1 зажимается в патроне или цанге станка, а
резьбовый ролик 2 - в державке 3, устанавливаемой в суппорте 4 или револьверной головке станка.
Нa 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 мя роликами (рис. 19, б). Заготовка 1 помещается на направляющей планке 2, располагаемой между роликами 3. Оба ролика вращают -в одну сторону, причем один из роликов получает радиальную подочу (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 требуетстся 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 1-го и 2-го классов точности, а иногда и точнее.
Автоматы, накатывающие резьбу роликами, производительнее резьбонакатных автоматов, работающих плоскими плашками. Накатывание резьбы с продольной подачей осуществляется двумя, тремя и четырьмя роликами, снабженными заборными частями при постоянном межцентровом расстоянии. После предварительной осевой подачи накатывание осуществляется путем самозатягивания заготовки или головки с роликами.
Ролики применяются с винтовыми и кольцевыми витками. В первом случае оси роликов и накатываемой заготовки параллельны, а во втором - наклонены под углом подъема (рис. 19, в). Длина накатываемой этим способом резьбы практически не ограничена. Накатывание резьбы с продольной подачей применяется для резьб треугольного, трапецеидального и даже круглого профиля диаметром до 100 мм.
Окружные скорости применяются от 3 до 100 м/мин в зависимости главным образом от материала заготовки. Точность резьбы отвечает 2-му.классу. Точность резьбы выше 2-го класса достигается при работе с принудительной подачей вместо самозатягивания.
Накатывание резьбы представляет собой процесс холодного пластического деформирования поверхностных слоев заготовки. При этом деформируемый при большом давлении металл заполняет впадины между витками резьбы инструмента и таким образом на заготовке создается резьба без снятия стружки. Этот метод нашел широкое применение, особенно в массовом и крупносерийном производствах.
К числу его достоинств относятся:
К числу недостатков относятся:
Резьбонакатные плоские плашки применяются для накатки наружных резьб различного профиля: метрических, упорных, трапецеидальных и др., а также различных видов шурупных резьб, червяков, рифлений, кольцевых и винтовых канавок на заготовках из пластичных материалов.
Плоские плашки (рис. 19, а) применяются в виде комплекта из двух плашек. Одна плашка крепится неподвижно на столе станка, а вторая связана с ползуном станка и в процессе работы совершает возвратно-поступательное движение. При ходе влево подвижная плашка захватывает заготовку, подаваемую специальным механизмом станка, и прокатывает ее по неподвижной плашке.
На поверхностях плашек, обращенных друг к другу, нанесены (фрезерованием и шлифованием) развернутые витки резьбы с углом наклона к направлению движения, равным углу подъема накатываемой резьбы τ. При настройке операции витки подвижной и неподвижной плашек смещают вдоль оси заготовки относительно друг друга на половину шага резьбы (0,5Р) так, чтобы выступы витков подвижной плашки точно попадали во впадины витков неподвижной плашки.
Рис. 19. Накатывание резьбы плоскими плашками:
а - схема накатывания; б - элементы резьбы на неподвижной плашке
Резьбонакатные ролики (рис. 20) используют для накатывания наружных резьб. Этот процесс является более совершенным по сравнению с накатываниями плоскими плашками, хотя и значительно уступает ему по производительности (60... 80 шт./мин).
Ролики обеспечивают более точную резьбу, так как работают с малыми давлениями и, кроме того, резьба на роликах вышлифовывается с высокой точностью и малой шероховатостью поверхности. Установка и регулирование роликов на размер проще и точнее, чем плашек. Благодаря постепенной радиальной подаче роликов нагрузка на витки распределяется более равномерно, поэтому можно производить накатку резьбы даже на полых заготовках, а также на заготовках из малопластичных материалов. Ролики позволяют производить накатку резьб на заготовках диаметром от 2 до 60 мм, что значительно выше, чем плашками.
Рис. 20. Накатывание резьбы круглыми плашками с радиальной подачей:
а - схема накатывания; б - развертка витка резьбы ролика
Как видно из схемы накатывания резьбы роликами (рис. 20, а), заготовка помещается между двумя роликами 1 и 2, которые в процессе накатки вращаются в одном направлении, а заготовка - в противоположном. Один из роликов (ведущий) получает вращение от привода станка и радиальную подачу по направлению к заготовке и другому ролику. В результате этого каждый ролик участвует витками своей резьбы в формировании резьбы заготовки.
Заготовка 3 устанавливается на опорную линейку 4 с напаянной твердосплавной пластиной, обеспечивающей линейке высокую износостойкость. Для того чтобы заготовку не выталкивало из контакта с роликами, ее ось располагают ниже линии центров роликов на величину 0,1...0,6 мм.
По окончании формирования резьбы подача прекращается, и при дальнейшем вращении роликов происходит калибрование резьбы.
Направление резьбы на роликах обратное накатываемой. По оси ролики смещены на полшага относительно друг друга так, что выступы витков одного ролика входят во впадины витков другого ролика. При вращении роликов осевое перемещение заготовки отсутствует. Поэтому можно накатывать резьбу на заготовках с буртиками и на конических поверхностях. Наличие осевого перемещения свидетельствует о погрешностях шага резьбы роликов, а попытки установить для заготовки упоры приводят к порче резьбы.
Накатники (раскатники) применяются для получения внутренних резьб (рис. 21). Они представляют собой стержни с нарезанной резьбой, соответствующей профилю накатываемой резьбы, с заборной и калибрующей частями и хвостовиком. Внешне они подобны метчикам, но, в отличие от них, не имеют стружечных канавок и, соответственно, режущих зубьев.
Рис. 21. Накатник для внутренней резьбы:
а - конструкция; б, в - профили продольного сечения накатника;
г - профили поперечного сечения накатника
Формирование резьбы осуществляется также методом холодного пластического деформирования, но, в отличие от роликов и плашек, при этом имеет место не трение качения, а трение скольжения, вызывающее повышенный износ инструмента. По сравнению с метчиками накатники обладают большей прочностью, обеспечивают получение точных резьб с низкой шероховатостью поверхности, повышение прочности резьбы (до 20 %). Наибольшее применение они нашли в приборостроении при накатке резьбы в пластичных материалах, в листовых заготовках из цветных металлов с длиной резьбы меньше диаметра, а также при накатке резьбы в глухих отверстиях в вязких и мягких сталях .
Резьбонакатные головки используют для накатки наружных резьб на специальном или универсальном оборудовании и даже вручную. Они представляют собой сборный инструмент, использующий в качестве рабочих элементов ролики небольших диаметров, подобно резьбонарезным головкам. Имеется большое число вариантов конструктивного исполнения резьбонакатных головок. На рис. 22 приведены два варианта таких головок: с аксиальной (осевой) подачей заготовок и тангенциальной подачей головки.
Рис. 22. Резьбонакатные головки:
а - аксиальная; б - тангенциальная
При накатке резьбы на длине (2...3)Р в начале захода используют принудительную подачу, равную шагу резьбы. Затем подачу отключают, и процесс идет с самоподачей. Принудительная подача обычно приводит к снижению стойкости роликов.
Резьбонакатные головки используют для накатки метрических, трубных и трапециевидных резьб диаметром d = 12...90 мм с шагом до Р = 10 мм. Число роликов у крупных головок может доходить до 10.
На рис. 22, б показана схема накатки резьбы с тангенциальной подачей головки, закрепленной на суппорте станка. Наибольшее применение нашли головки с двумя роликами. Они бывают как с синхронным (через зубчатую передачу), так и с несинхронным вращением роликов. Витки роликов винтовые, с направлением резьбы, обратным направлению резьбы заготовки, и с числом заходов, обеспечивающим равенство углов подъема резьбы на роликах и заготовке. Число заходов зависит от шага резьбы и находится в пределах i = 2...6. Оси роликов параллельны оси заготовки. Ширина роликов больше длины накатываемой резьбы на величину не менее одного шага. Профиль витков одного ролика смещен на Р/2 относительно профиля другого ролика.
В начальный момент ролики касаются наружной поверхности заготовки. Затем головке задается тангенциальная подача. Конец процесса накатывания резьбы наступает тогда, когда оси роликов окажутся в одной вертикальной плоскости с осью заготовки.
Резьбонакатные головки используются для накатки резьб диаметром d = 3…52 мм.
Технические характеристики. Роликовые плашки.
Роликовые плашки JBO предназначены для деформируемых материалов с минимальной деформацией 8% и прочностью ок. 900 N/mm2.
Подготовка заготовки
Обрабатываемая заготовка должна быть ориентирована на диаметр предварительной обработки. Этот диаметр по причине различия прокатываемого материала является контрольным значением и будет, если необходимо, постепенно увеличен до той степени, пока профилю резьбы будет полностью придана законченная форма. Последующее увеличение диаметра может повредить инструмент вследствие перегрузки. Обращайте должное внимание на допуски внешнего диаметра резьбы.
Фаска заготовки должна быть после обработки 15-20°, для лучшего накатывания. Фаска и диаметр предварительной обработки должны вращаться без биения.
Канавка на конце резьбы может быть выполнена с углом а до 30°. При прямоугольной канавке происходило бы выкрашивание резьбовых роликов и поэтому прямоугольная канавка должна бы была размещена после резьбовых роликов.
| Резьба | Ø предварительной обработки Контрольное значение |
|---|---|
| M1 | 0,80 |
| M1,2 | 1,00 |
| M1,4 | 1,16 |
| M1,6 | 1,31 |
| M1,7 | 1,42 |
| M1,8 | 1,52 |
| M2 | 1,67 |
| M2,2 | 1,84 |
| M2,3 | 1,98 |
| M2,5 | 2,13 |
| M2,6 | 2,25 |
| M3 | 2,60 |
| M3,5 | 3,03 |
| M4 | 3,46 |
| M4,5 | 3,93 |
| M5 | 4,39 |
| М6 | 5,25 |
| М8 | 7,08 |
| М2,5x0,35 | 2,22 |
| M3x0,35 | 2,72 |
| М3,5х0,35 | 3,22 |
| M4x0,35 | 3,72 |
| М4х0,5 | 3,60 |
| М5х0,5 | 4,60 |
| М6х0,5 | 5,60 |
| М7х0,5 | 6,60 |
| М8х0,5 | 7,60 |
| M6x0,75 | 5,43 |
| M7x0,75 | 6,43 |
| M8x0,75 | 7,43 |
| М8х 1 | 7,25 |
| M10x1 | 8,25 |
Скорость обработки
Мы рекомендуем скорость обработки от 20 до 50 м/мин. Цветные металлы обрабатываются в верхнем диапазоне скорости резания, автоматные стали в среднем и сложно поддающиеся обработке в нижнем диапазоне. Необходимым условием является достаточное количество масла для смазки и охлаждения режущего инструмента.
Роликовые плашки JBO снабжены роликами с вальцованным профилем.
При помощи роликов с вальцованным профилем достигается более точный профиль резьбы и более высокая точность шага. Кроме того, вальцованный профиль оказывает положительное влияние на срок службы роликов (в случае материала, сложно поддающегося обработке).
Руководство по установке передвижных резьбовых роликов RSV при помощи держателя роликов RSV 2 до 10.
- Положить ролики на держатель (подставку), раскрутить гайку до той степени, пока ролик будет отцентрирован и свободно прилегает. Закрутить контргайкой.
- Внешний диаметр заготовки установить на диаметр предварительной обработки (контрольное значение), прокрутить резьбу, проверить диаметр резьбы.
- При корректировке размеров прежде установить диаметр резьбы при помощи гайки. Затем установить внешний диаметр резьбы посредством изменения диаметра предварительной обработки, при этом следовать методу указанному в пункте «Подготовка заготовки» (см. выше).
