Обработка резьбовых поверхностей и отверстий. 1

Оглавление

Обработка резьбовых поверхностей и отверстий. 1

Отверстия. 1

1.Сверление. 2

1.1. Сверление по разметке. 4

1.2. Сверление по кондуктору. 4

1.3. Рассверливание отверстий. 6

2. Зенкование. 6

3. Развертывание. 8

4. Обработка центровых отверстий. 10

Резьбовые поверхности. 11

1. Нарезание резьбы плашками. 12

2. Нарезание резьбы метчиками. 15

3. Накатка. 23

4. Резьбофрезерование. 23

5. Нарезание резьбы резцами. 24

Обработка резьбовых поверхностей и отверстий

Отверстия

Отверстия подразделяются на:

1. Глухие и сквозные. Сквозные, проходящие через всю толщину детали, а глухие - просверливаемые лишь на определенную глубину.

2. Резьбовые и гладкие.

Гладкие отверстия, предусмотренные под болт, винт, шпильку, выполняются несколько больше (1,1 d) наружного диаметра резьбы.

3. Цилиндрические и конические.

В работе по изготовлению, ремонту или сборке деталей механизмов и машин часто возникает необходимость получения в этих деталях самых различных отверстий. Для этого производят операции сверления, зенкования, зенкерования и развертывания отверстий.

Сущность данных операций заключается в том, что процесс резания (снятия слоя материала) осуществляется вращательным и поступательным движениями режущего инструмента (сверла, зенкера, развертки, метчика) относительно своей оси. Эти движения создаются с помощью ручных (коловорот, дрель) или механизированных (электрическая дрель) приспособлений, а также станков (сверлильных, токарных, расточных). Так же отверстия получают при литье и штамповке, а потом обрабатывают такими же способами.

1.Сверление

Сверление—это один из видов получения и обработки отверстий резанием с помощью специального инструмента— сверла.

Сверлением называется операция по изготовлению отверстий в сплошном металле. Увеличение размеров имеющегося отверстия называется рассверливанием. Сверлением и рассверливанием получают отверстия невысокой точности.

Сверло́ — режущий инструмент, с вращательным движением резания и осевым движением подачи, предназначенный для выполнения отверстий в сплошном слое материала. Свёрла могут также применяться для рассверливания, то есть увеличения уже имеющихся, предварительно просверленных отверстий, и засверливания то есть получения несквозных углублений.

Рис. 1

Наиболее распространены спиральные сверла (рис. а). Их применяют для сверления различных материалов: металлов, древесины, пластмасс. Спиральные сверла наиболее универсальны, они применяются для получения отверстий различных диаметров. Для высверливания отверстия в древесине применяют также центровые сверла с подрезателями (рис. б) для сверления отверстий сравнительно большого диаметра, ложечные (рис. г), винтовые, - служат для получения небольших отверстий, шнековые (рис. в) и др. Диаметр сверла (в миллиметрах) обычно указан на его стержне.

Рис. 2

Виды сверления:

А. Сверление цилиндрических отверстий.

Б. Сверление многогранных и овальных отверстий.

В. Рассверливание цилиндрических отверстий (увеличение диаметра).

Центровка: высверливание небольшого количества материала для позиционирования другого сверла (например при глубоком сверлении) или для фиксирования детали задним центром.

Глубокое сверление: Сверление на глубину 5 и более диаметров отверстия. Часто требует специальных технических решений.

Как и любой другой режущий инструмент, сверло работает по принципу клина. По конструкции и назначению сверла делятся на перовые, спиральные, центровочные и др. В современном производстве применяются преимущественно спиральные сверла и реже специальные виды сверл.

Спиральное сверло состоит из рабочей части, хвостовика и шейки. Рабочая часть сверла, в свою очередь, состоит из цилиндрической (направляющей) и режущей частей.

На направляющей части расположены две винтовые канавки, по которым отводится стружка в процессе резания.

Направление винтовых канавок обычно правое. Левые сверла применяются очень редко. Вдоль канавок на цилиндрической части, сверла имеются узкие полосочки, называемые ленточками. Они служат для уменьшения трения сверла о стенки отверстия (сверла диаметром 0,25—0,5 мм выполняются без ленточек).

Режущая часть сверла образуется двумя режущими кромками, расположенными под определенным углом друг к другу. Этот угол называют углом при вершине. Его величина зависит от свойств обрабатываемого материала. Для стали и чугуна средней твердости он составляет 116—118°.

Хвостовик предназначен для закрепления сверла в сверлильном патроне или шпинделе станка и может быть цилиндрической или конической формы. Конический хвостовик имеет на' конце лапку, которая служит упором при выталкивании сверла из гнезда.

Шейка сверла, соединяющая рабочую часть с хвостовиком, служит для выхода абразивного круга в процессе шлифования сверла при его изготовлении. На шейке обычно обозначают марку сверла.

Изготовляются сверла преимущественно из быстрорежуще стали марок Р9, Р18, Р6М5 и др. Все шире применяются ме таллокерамические твердые сплавы марок ВК6, ВК8 и Т15К6 Пластинками из твердых сплавов обычно оснащают только рабочую (режущую) часть сверла.

В процессе работы режущая кромка сверла притупляется поэтому сверла периодически затачивают.

Сверлами производят не только сверление глухих (засверливание) и сквозных отверстий, т.е. получение этих отверстий в сплошном материале, но и рассверливание — увеличение размера (диаметра) уже полученных отверстий.

1.1.Сверление по разметке

Сверление по разметке применяют в единичном и мелкосерийном производствах, когда изготовление кондукторов экономически неоправданно из-за небольшого числа обрабатываемых деталей. В этом случае к сверловщику поступают размеченные заготовки с нанесенными на них контрольными окружностями и центром будущего отверстия (рис. 3, а). В некоторых случаях разметку производит сверловщик.

Сверление по разметке производят в два этапа: сначала предварительное сверление, а затем — окончательное. Предварительное сверление производят с ручной подачей, высверливая небольшое отверстие (0,25d). После этого отводят обратно шпиндель и сверло, удаляют стружку, проверяют совмещение окружности надсверленного отверстия с разметочной окружностью.

Если предварительное отверстие просверлено правильно (рис. 3, б), сверление следует продолжить и довести до конца, а если отверстие ушло в сторону (рис. 3, в), то производят соответствующую корректировку: прорубают узким зубилом (крейцмейселем) две-три канавки 2 с той стороны от центра, куда нужно сместить сверло (рис. 3, г). Канавки направляют сверло в намеченное кернером место. После исправления смещения продолжают сверление до конца.

1.2.Сверление по кондуктору

Для направления режущего инструмента и фиксирования заготовки соответственно требованиям технологического процесса применяют различные кондукторы. Постоянные установочные базы приспособления и кондукторные втулки, обеспечивающие направление сверлу, повышают точность обработки. При сверлении по кондуктору сверловщик выполняет несколько простых приемов (устанавливает кондуктор, заготовку и снимает их, включает и выключает подачу шпинделя).

Процесс сверления сквозных отверстий отличается от процесса сверления глухих отверстий. Когда при сверлении сквозных отверстий сверло выходит из отверстия, сопротивление материала заготовки уменьшается скачкообразно. Если не уменьшить в это время скорость подачи сверла, то оно, заклиниваясь, может сломаться. Особенно часто это случается при сверлении отверстий в тонких заготовках, сквозных прерывистых отверстий и отверстий, расположенных под прямым углом одно к другому. Поэтому сверление сквозного отверстия производят с большой скоростью механической подачи шпинделя. В конце сверления нужно выключить скорость подачи и досверлить отверстие вручную со скоростью, меньшей, чем механическая.

При сверлении с ручной подачей инструмента скорость подачи перед выходом сверла из отверстия следует также несколько уменьшить, сверление необходимо производить плавно.

Известны три основных способа сверления глухих отверстий.

А. Если станок, на котором сверлят глухое отверстие, имеет какое-либо устройство для автоматического выключения скорости подачи шпинделя при достижении сверлом заданной глубины (отсчетные линейки, лимбы, жесткие упоры, автоматические остановы и пр.), то при настройке на выполнение данной операции необходимо его отрегулировать на заданную глубину сверления.

Б. Если станок не имеет таких устройств, то для определения достигнутой глубины сверления можно использовать специальный патрон (рис. 6.22, а) с регулируемым упором. Упорную втулку 2 патрона можно перемещать и устанавливать относительно корпуса 1 со сверлом на заданную глубину обработки. Шпиндель станка перемещается вниз до упора торца втулки 2 в торец кондукторной втулки 3 (при сверлении по кондуктору) или в поверхность заготовки. Такой патрон обеспечивает точность глубины отверстия в пределах 0,1...0,5 мм.

В. Если не требуется большая точность глубины сверления и нет указанного патрона, то можно использовать упор в виде втулки, закрепленный на сверле (рис. 4, б), или на сверле отметить мелом глубину отверстия. В последнем случае шпиндель подают до тех пор, пока сверло не углубится в заготовку до отметки.

Глубину сверления глухого отверстия периодически проверяют глубиномером, но этот способ требует дополнительных затрат времени, так как приходится выводить сверло из отверстия, удалять стружку и после измерения вновь вводить его в отверстие.

1.3.Рассверливание отверстий

Отверстия диаметром более 25 мм обычно сверлят за два перехода: вначале сверлом меньшего диаметра, а затем — большего диаметра.

Диаметр первого сверла примерно равен длине поперечной режущей кромки второго сверла. Это позволяет значительно уменьшить силу резания при обработке сверлом большего диаметра.

При рассверливании рекомендуется подбирать размеры сверл в зависимости от наименьшего диаметра отверстия. Рассверливать можно только отверстия, предварительно полученные сверлением. Отверстия, полученные литьем, штамповкой, рассверливать не рекомендуется, так как в этих случаях сверло сильно уводит вследствие несовпадения центра отверстия с осью сверла.

Правила и приемы работы при рассверливании отверстий аналогичны правилам и приемам при сверлении.

Обработка отверстий сверлением и рассверливанием позволяет получить точность размеров обработанного отверстия до 10-го квалитета и шероховатость обработанной поверхности до Rz 80.

2. Зенкование

Зенкованием называется обработка верхней части отверстий в целях получения фасок ил цилиндрических углублений, например, под потайную головку винта или заклепки. Выполняется зенкование с помощью зенковок (20, а, б) или сверлом большего диаметра;

Зенкерование — это обработка отверстий, полученных; литьем, штамповкой или сверлением, для придания им цилиндрической формы, повышения точности и качества поверхности. Зенкерование выполняется специальными инструментами— зенкерами (20, в). Зенкеры могут быть с режущими кромками на цилиндрической или конической поверхности (цилиндрические и конические зенкеры), а также с режущими кромками, расположенными на торце (торцовые зенкеры). Для обеспечения соосности обрабатываемого отверстия и зенкера на торце зенкера иногда делают гладкую цилиндрическую направляющую часть.

Рис. 5

Зенкерование может быть процессом окончательной обработки или подготовительным к развертыванию. В последнем случае при зенкеровании оставляют припуск на дальнейшую обработку.

Зенкерование обеспечивает точность отверстия в пределах 9-11-го квалитетов и шероховатость поверхности в пределах Rz=40/10 мкм, ликвидирует овальность, конусность и другие дефекты. Так как у зенкеров в отличие от сверл не две, а три или четыре режущие кромки, нет перемычки и направление благодаря большей жесткости лучше, чем у сверла, зенкерование выполняют с подачами в несколько раз большими, чем сверление, поэтому рекомендуется по возможности рассверливание отверстий заменять зенкерованием.

Зенкерование большей частью является промежуточной операцией между сверлением и развертыванием, поэтому диаметр зенкера должен быть меньше окончательного отверстия на величину припуска, снимаемого разверткой.

3. Развертывание

Развертывание— это чистовая обработка отверстий. По своей сущности она подобна зенкерованию, но обеспечивает более высокую точность и малую шероховатость обработки поверхности отверстий. Выполняется эта операция слесарными (ручными) или станочными (машинными) развертками.

Развёртка – режущий инструмент, который нужен для окончательной обработки отверстий после сверления, зенкерования или растачивания. Развёртыванием достигается точность до 6-9 квалитета и шероховатость поверхности до Ra = 0,32…1,25 мкм.

Рис. 6

А - сверление. В - растачивание. С - развертывание. D - зенкерование. E,G - зенковка. F - цековка. H - нарезка резьбы.

Развертка (20, г) состоит из рабочей части, шейки и хвостовика. Рабочая часть подразделяется на заборную, режущую (коническую) и калибрующую части. Калибрующая часть ближе к шейке имеет обратный конус (0,04—0,6) для уменьшения трения развертки о стенки отверстия. Зубья на рабочей части (винтовые или прямые) могут быть расположены равномерно по окружности или неравномерно. Развертки с неравномерным шагом зубьев используются обычно для обработки отверстий вручную. Они позволяют избежать образования так называемой огранки, т.е. получения отверстий неправильной цилиндрической формы. Хвостовик ручной развертки имеет квадрат для установки воротка. Хвостовик машинных разверток диаметром до 10 мм выполняется цилиндрическим, других разверток — коническим с лапкой, как у сверл.

Рис.7

Для черновой и чистовой обработки отверстия применяют комплект (набор) разверток, состоящий из двух-трех штук. Изготовляют развертки из тех же материалов, что и другие режущие инструменты для обработки отверстий.

Рассмотренные операции обработки отверстий выполняются в основном на сверлильных или токарных станках. Однако, в тех случаях, если деталь невозможно установить на станок или отверстия расположены в труднодоступных местах, обработка производится вручную с помощью воротков, ручных или механизированных (электрических и пневматических) дрелей.

Вороток с квадратными отверстиями используют при работе инструментом, имеющим на хвостовике квадрат, например ручной разверткой.

Ручная дрель (121) состоит из остова с упором /, который нажимают, чтобы придать сверлу поступательное движение, зубчатой передачи 2 с ручным приводом 3, рукоятки для держания дрели 6, шпинделя А установленным на нем патроном 4 для закрепления режущего инструмента.

В целях облегчения труда при обработке отверстий и повышения его производительности используют механизированные дрели (ручные сверлильные машинки). Они могут быть электрическими или пневматическими. В практике работы в учебных мастерских более широкое; применение имеют электрические дрели, так как пневматические требуют подвода к ним сжатого воздуха.

Электрические сверлильные машинки изготовляются трех типов: легкого, среднего и тяжелого. Машинки легкого типа предназначены для сверления отверстий диаметром до 8—9 мм. Корпус таких машинок часто выполняется в форме пистолета.

Машинки среднего типа обычно имеют замкнутую рукоятку; на задней части корпуса. Они используются для сверления отвёрстий диаметром до 15 мм.

Машинки тяжелого типа применяют для получения и обработки отверстий диаметром 20—30 мм. Они имеют две рукоятки на корпусе (или две рукоятки и упор) для удержания машинки и nepeдачи поступательного движения рабочему инструменту.

В цехах индивидуального и мелкосерийного производства" наибольшее распространение получили вертикально-сверлильные станки.

При работе на сверлильных станках применяют различные приспособления для закрепления заготовок и режущего инструмента.

Машинные тиски — приспособление для закрепления заготовок разного профиля. Они могут иметь сменные губки для зажима деталей сложной формы.

Призмы служат для закрепления цилиндрических заготовок.

В сверлильных патронах закрепляют режущие инструменты с цилиндрическими хвостовиками.

С помощью переходных втулок устанавливают режущие инструменты, у которых размер конуса хвостовика меньше размера конуса шпинделя станка.

4. Обработка центровых отверстий

Центровые отверстия в заготовках обрабатываются различными способами. Заготовка закрепляется в самоцентрирующем трех- кулачковом патроне, а в отверстие пиноли задней бабки устанавливается сверлильный патрон с центровочным сверлом. Центровые отверстия небольшого диаметра (до 5 мм) обрабатываются комбинированными сверлами без предохранительной (рис. 8, а) и с предохранительной (рис. 8, б) фаской. Центровые отверстия больших диаметров обрабатываются раздельно: сначала спиральным сверлом, а затем зенковкой. При центровании отверстий подача инструмента осуществляется вручную или с помощью перемещения пиноли задней бабки в осевом направлении. Перед обработкой центрового отверстия торец заготовки должен быть подрезан резцом. Величина перемещения центровочного инструмента определяется по лимбу маховика задней бабки.

Отверстия на токарном станке можно обрабатывать сверлами, зенкерами, зенковками и развертками, а также расточными резцами. Установка стержневых инструментов при обработке осуществляется в отверстии пиноли задней бабки непосредственно или с использованием приспособлений (сверлильные патроны или переходные втулки). Перед началом обработки заднюю бабку перемещают по направляющим в такое положение, чтобы сверление можно было выполнять на заданную глубину при минимальном выдвижении пиноли из корпуса задней бабки. Обработка проводится с самого начала при вращающейся заготовке. Подача инструмента осуществляется вручную при помощи вращения маховика пиноли задней бабки. Отсчет перемещений ведется по лимбу маховика. Для замены инструмента маховик задней бабки вращается в обратную сторону до тех пор, пока пиноль не займет крайнее правое положение и винт вытолкнет инструмент из отверстия пиноли. При сверлении глубоких отверстий (отношение диаметра к длине отверстия более 5) сверло следует периодически выводить из отверстия для очистки его от образующейся при обработке стружки. При сверлении сквозных отверстий необходимо при выходе сверла из материала заготовки резко снизить его подачу. Для предупреждения поломки сверл малых диаметров при обработке следует работать с максимально допустимыми скоростями резания и минимальными подачами. Обработка отверстий резцами производится токарями-профессионалами.

Резьбовые поверхности.

Методов обработки резьб много, при этом используют станки:

1. токарные – нарезание резцами резьбовыми и гребенками;

2. токарные с ПУ, револьверные, автоматы – нарезание резцами резьбовыми, метчиками, раскатниками, резьбонарезными головками, плашками: резьба получается в одном из переходов операции;

3. сверлильные, фрезерные с ПУ, обрабатывающие центры – нарезание метчиками;

4. станки определенного назначения: резьбофрезерные, резьбошлифовальные, резьбонакатные и другие различных типов.

По типу резьба на крепежных элементах может быть:

внутренней (на гайках, соединительных муфтах, гильзах анкеров и т.п.) и внешней (на шурупах, саморезах, болтах и т.д.);

Цилиндрической и конической

Метрической, дюймовой, трапецеидальной

1. Нарезание резьбы плашками

Плашки, которые предназначены для нарезания резьбы снаружи, делятся на призматические и круглые.

Призматическая плашка состоит из двух половинок. На каждой из них указан размер резьбы и номер для верного закрепления в специальном аппарате (клуппе).

Круглая плашка – это цельное или разрезанное кольцо, на котором на внутренней поверхности есть резьба. Диаметр плашек можно незначительно регулировать, что позволяет регулировать их размер и размещение после изнашивания, тем самым удлинять их срок службы.

Плашки предназначены для нарезания или калибрования наружных резьб за один проход. Наиболее распространены плашки для нарезания резьб диаметром до 52 мм. Плашка представляет собой закаленную гайку с осевыми отверстиями, образующими режущие кромки. Как правило, на плашках делают 3-6 стружечных отверстий для отвода стружки. Толщина плашки 8-10 витков. Режущую часть плашки выполняют в виде внутреннего конуса. Длина заборной части 2-3 витка. Плашки выполняются из легированных сталей (9ХС, ХВСГФ), быстрорежущих сталей (Р18, Р6М5, Р6М5К5, Р6М5К8), а в последнее время — и из твёрдых сплавов. На них маркируется обозначение и степень точности нарезаемой резьбы, марка стали (9ХС не указывается).

Виды плашек: цельные, разрезные и раздвижные (клупповые). В зависимости от формы наружной поверхности плашки бывают круглые, квадратные, шестигранные, призматические.

Круглые плашки закрепляют для работы в воротках стопорными винтами или крепят в резьбонарезных патронах. Для этого на наружном цилиндре плашки существуют конические углубления и угловой паз. Последний позволяет разрезать плашку шлифовальным кругом по перемычке и частично регулировать по диаметру. Для круглых разрезных плашек применяют воротки с пятью винтами, с помощью которых регулируют диаметр нарезаемой резьбы.

Цельные плашки — благодаря своей высокой жёсткости дают возможность получить резьбу высокого качества (метрическую, коническую), но обладают небольшой износостойкостью.

Раздвижные плашки — устанавливают в клуппах, имеющих для этой цели специальные направляющие. Плашка состоит из двух частей закрепляемых в рамке клуппа сухарём и винтом. Этим винтом регулируют диаметр нарезаемой резьбы. К клуппу прикладывают набор плашек, который позволяет изготавливать резьбы разных размеров.

Разрезные плашки — могут немного пружинить, изменяя диаметр нарезаемой резьбы на 0,1-0,3 мм. Из-за малой жёсткости разрезные плашки не дают чистой и точной резьбы.

Рис. 9

Резьбонарезной патрон представляет собой цилиндрическую оправку с плашкодержателем. На цилиндрической части оправки выполнен продольный паз, оканчивающийся кольцевой канавкой, в которой установлен подпружининый упор одностороннего действия.

Врезание плашки в заготовку осуществляется подачей держателя. Затем, при самозатягивании инструмента, держатель скользит по оправке.

В конце нарезания резьбы шпонка заскакивает в кольцевую канавку, и держатель, увлекаемый плашкой, свободно проворачивается. При включении обратного вращения шпинделя шпонка останавливается против паза оправки, входит в него и позволяет держателю продвигаться назад во время свинчивания плашки.

Патрон настраивается на длину нарезаемой резьбы при установке указателя в необходимое положение по шкале.

Для крепления плашек меньших размеров в посадочное отверстие патрона устанавливают переходные кольца.

Нарезание резьбы плашкой обычно осуществляют за одну установку заготовки после её подготовки под резьбу.

Для подготовки необходимо:

- убедиться, что пиноль задней бабки и шпиндель станка соосны;

- закрепить плашку в резьбонарезном патроне и установить в пиноль задней бабки;

- установить заднюю бабку возможно ближе к заготовке и закрепить на станине;

- настроить резьбонарезной патрон на требуемую длину по первой заготовке из партии.

После подготовки плашку подводят к вращающейся заготовке ручной подачей, производят равномерный поджим до нарезания 2-3 полных витков резьбы, а дальнейшее нарезание осуществляется самозатягиванием.

Конические резьбы нарезаются с принудительной подачей почти по всей длине заготовки. В конце резания станок переключают на обратное вращение шпинделя и свинчивают плашку.

Если нарезать длинную резьбу при помощи резьбонарезного патрона невозможно, плашку закрепляют в слесарном плашкодержателе. Плашкодержатель держат левой рукой за рукоять, которую опирают на верхние салазки суппорта или стержень, закрепляемый продольно в резцедержателе. Включив вращение шпинделя, правой рукой вращают маховичёк задней бабки и пинолю подают плашку вперёд. Убедившись, что конус режущей части плашки совместился с центрирующей Фаской заготовки, производят нарезание резьбы. Если резьбу нужно нарезать до уступа, вращение шпинделя выключают до окончания нарезания и оставшиеся несколько витков дорезают вручную.

Скорость резания при нарезании резьбы плашками u=3-4 м/мин для стальных заготовок;u=2-3 м/мин для чугунных заготовок и u=10-15 м/мин для латунных заготовок.

Для нарезания резьб плашками рекомендуются следующие скорости резания:

- по стали 2 - 4 м/мин,

- по цветным металлам 8 - 12 м/мин,

- по чугуну 2 - 3 м/мин.

При нарезании резьбы метчиками и плашками подача равна шагу резьбы.

Круглые плашки для нарезания цилиндрических резьб - служат для нарезания резьбы метрической (d=1-135 мм),дюймовой (d=1/4-2"), трубной (d=1/8-2"), и для калибрования предварительно нарезанной резьбы.

Круглые плашки для конической резьбы - применяются для нарезания трубной конической резьбы (d=1/8-2") и конической резьбы с углом профиля 60* (d=1/16-2").

Круглыми плашками выполняют наружные резьбы треугольного профиля на деталях, к которым не предъявляют высоких требований по соосности резьбы с другими поверхностями. Пределы выполняемых резьб ограничены механическими свойствами обрабатываемого металла. Например, на стальных деталях круглыми плашками нарезают резьбы с шагом примерно до 2 мм. Для более мягких цветных металлов этот предел может быть увеличен. Резьбы с крупным шагом предварительно обрабатывают резцом, а затем уже калибруют плашками.

Плашки для конических резьб более широкие и имеют только одну режущую часть со стороны большего диаметра. Особенность их работы в том, что в процессе участвует не только режущая, но и калибрующая часть.

Участок детали, на котором необходимо нарезать резьбу плашкой, предварительно обрабатывают. Диаметр обработанной поверхности должен быть несколько меньше наружного диаметра резьбы. Для метрической резьбы диаметром 6-10 мм эта разница составляет 0,1-0,2 мм; диаметром 11-18 мм-0,12-0,24 мм; диаметром 20-30мм-0,14-0,28 мм. Для образования захода резьбы необходимо на торце снять фаску, соответствующую высоте профиля резьбы.

Перед нарезанием заготовку обтачивают до размера меньше наружного диаметра резьбы примерно на 0,7шага, чтобы предотвратить срыв вершинок резьбы из-за частичного выдавливания металла при резании. Для лучшего центрирования плашки на конце заготовки протачивают небольшую фаску.

Нарезание цилиндрических резьб плашками имеет некоторые особенности. Когда плашка принудительной подачей врежется примерно на половину своей ширины в заготовку. резьба нарезается самозатягиванием, т.е. плашка завинчивается на заготовку, как гайка на винт. Важно в начале резания совместить плашку с осью заготовки, чему способствует центрирующая фаска на заготовке и относительно свободное радиальное положение плашки в резьбонарезном патроне.

При нарезании резьбы круглыми плашками трудно обеспечить высокую точность и чистоту обработки, так как шлифовать резьбу на таких плашках после термообработки трудно; точность же профиля нешлифованной резьбы плашки, деформированной при термообработке, невысока.

2. Нарезание резьбы метчиками.

Метчик представляет собой винт, сопряженный с нарезаемой резьбой, превращенный в режущий инструмент. Для преобразования винта в метчик необходимо прорезать стружечные канавки, т. е. создать переднюю поверхность и пространство для схода стружки. Однако, если подобный винт с продольными канавками использовать как инструмент, то первый зубец его с полным профилем резьбы будет срезать весь припуск и окажется перегруженным. Поэтому, чтобы обеспечить допустимую толщину среза и распределить работу резания по длине метчика он снабжается режущей частью, которая образуется срезанием резьбы исходного винта на конус.

Инструмент в форме винта с продольными канавками и срезанной на конус резьбой обладает низкими эксплуатационными качествами и не будет способным нормально работать, так как у такого инструмента задние углы равны нулю и в процессе резания задняя поверхность соприкасается и вдавливается в поверхность резания. Поэтому необходимо на метчике образовать такую заднюю поверхность, которая обеспечила бы получение на режущих кромках положительных задних углов и создала бы работоспособную конструкцию инструмента.

Задняя поверхность на метчиках выполняется по-разному. Наиболее часто она выполняется в форме винтовой поверхности, образующейся в результате затылования.

Размеры резьбы исходного винта при проектировании метчиков определяются в зависимости от размеров нарезаемой резьбы, свойств обрабатываемого материала, условий резьбонарезания и технических особенностей процесса резьбонарезания. Схема расположения полей допусков гайки и метчика показана на рис. 10.

Рис. 10. Поля допусков исполнительных размеров метчиков

При назначении исполнительных размеров резьбы метчика учитывается, что в большинстве случаев в процессе нарезания наблюдается разбивание резьбы гайки, т. е. увеличение ее диаметральных размеров на 0,05—0,1 мм. Поэтому верхнее отклонение среднего диаметра метчика лежит ниже верхнего отклонения гайки на величину разбивки. Нижнее же отклонение выбирается выше нижнего отклонения гайки для компенсации погрешностей элементов резьбы метчика и получения запаса на износ.

Метчики обычно изготовляются с прямыми канавками. Для обеспечения лучшего отвода стружки применяют метчики с углом наклона винтовых канавок 10— 20°. При нарезании резьбы в глухих отверстиях праворежущими метчиками принимается правое направление канавок, а в сквозных отверстиях — левое направление. Это позволяет отводить стружку в сторону хвостовика при обработке резьбы в глухих отверстиях, и в противоположном направлении при обработке резьбы сквозных отверстий. Нарезание резьбы в легких сплавах и других пластичных материалах, обладающих небольшой прочностью, целесообразно вести метчиками с повышенным углом наклона винтовой канавки до 30—40°. Винтовые стружечные канавки приводят к некоторому уравновешиванию осевых усилий резания, облегчают вывод стружки и подвод смазывающе-охлаждающей жидкости в зону резания, создают более благоприятные геометрические параметры на режущей части, способствуют повышению стойкости метчиков.

Основную работу резания выполняет режущая часть метчика, которая создается срезанием резьбы исходного винта на конус с утлом наклона ср его образующей к оси метчика,

В процессе работы каждый зуб режущей или заборной части метчика срезает металл тонкими слоями по схеме (рис. 11). Толщина среза а, снимаемая вершинными режущими кромками метчика, зависит от числа канасок п, угла заборного конуса ф и шага резьбы S:

Рис. 11. Схема резания метчиков

С уменьшением угла заборного конуса ФИ уменьшается толщина среза а и повышается стойкость метчика. Однако при чрезмерно малых толщинах среза порядка 0,008—0,015 мм процесс резания затрудняется, радиус округления режущих кромок становится соизмеримым с толщиной среза и стойкость метчиков снижается. Наибольшая толщина среза определяется прочностью режущих кромок, стойкостью метчика и чистотой поверхности резьбы. Максимально допустимая толщина среза равна 0,2 мм. Возможна работа и с большими толщинами среза, но при этом уменьшается стойкость метчиков, значительно ухудшаются условия образования и размещения стружки в канавках, ухудшается качество нарезаемой резьбы.

Толщину среза а рекомендуется принимать: для стали — 0,02—0,05 мм, для чугуна — 0,04—0,07 мм, для высокопрочных сталей, жаропрочных и титановых сплавов —0.015—0,02 мм, для алюминиевых сплавов — 0,05—0,06 мм.

Для обеспечения направления при входе в нарезаемое отверстие диаметр Лг переднего торца метчика выполняется меньше внутреннего диаметра резьбы на 0,1—0,35 мм. Длина режущей части метчика может быть определена по формуле:

где d — наружный диаметр метчика.

При нарезании резьбы машинными метчиками в глухих отверстиях длину заборной части выбирают равной двум виткам, а в сквозных отверстиях — шести. Длина заборной части, равная 8 - 20 виткам, принимается при обработке сквозных резьб в титановых и жаропрочных сплавах.

Анализ схемы резания при нарезании резьбы метчиками показывает, что главными режущими кромками на каждом зубце являются вершинные кромки, боковые же режущие кромки выполняют роль вспомогательных режущих кромок. Поэтому, чтобы создать работоспособный инструмент, необходимо обеспечить на вершинных кромках положительные задние углы АЛЬФА = 5 -:- 12*. Обычно задняя поверхность на главных режущих кромках метчика создается затылованием режущей части по наружному диаметру. Величина затылования

Длина калибрующей части метчиков выбирается в пределах 5—12 витков. При переточках ее длина уменьшается. После всех переточек ее длина должна составлять не менее 0,5 диаметра нарезаемой резьбы.

Опыт эксплуатации, особенно мелкоразмерных метчиков, показывает, что значительная их часть выходит из строя в результате поломок. Это свидетельствует, в первую очередь, о их недостаточной прочности, Для повышения прочности применяют так называемые бесканавочные метчики (рис. 12), У бесканавочных метчиков стружечные канавки выполняются на небольшой длине, обычно равной удвоенной длине режущей части. Угол наклона канавок принимается равным 10—15°. Направление канавок обратно направлению резьбы. Сердцевина метчика утолщается в направлении хвостовика с уклоном 5—10°. Такая конструкция канавок обеспечивает отвод стружки в направлении подачи, т, е, в предварительно обработанное отверстие. Поэтому рассматриваемые бесканавочные метчики применяются для нарезания резьб в сквозных отверстиях.

Рис. 12. Бесканавочный метчик

Чтобы уменьшить трение и разбивку размеров нарезаемой резьбы бесканавочные метчики имеют увеличенную обратную конусность на калибрующей части до 0,2 мм на 100 мм длины. Такие метчики имеют лучшее направление при работе, обусловленное сплошными калибрующими витками, дают чистую и качественную резьбу, обеспечивают большое число переточек. Они находят применение при нарезании резьбы в деталях из легких сплавов, цветных металлов, вязкой стали, чугуна.

При нарезании резьбы метчиками значительная часть энергии затрачивается на преодоление сил трения, возникающих на боковых поверхностях резьбы. В связи с этим снижается стойкость метчика и могут наблюдаться его поломки. Снижение сил трения, за счет уменьшения поверхностей соприкосновения резьбы метчика и нарезаемой детали, достигается при применении метчиков с корригированным профилем (рис. 13). Угол профиля резьбы таких метчиков делается меньше номинального значения угла профиля нарезаемой резьбы на 1—5Ч. Это создает боковые зазоры между режущими зубьями метчика и витками резьбы детали. Требуемый профиль резьбы детали может быть получен при определенной величине обратной конусности, определяемой по формуле:

Рис. 13. Схема резания метчиком с корригированным профилем

Метчики с увеличенной обратной конусностью и соответственно корригированным профилем оправдывают себя при обработке вязких металлов, жаропрочных и титановых сплавов и т. п.

Подобный же эффект дают метчики с шахматным расположением зубьев. У этих метчиков, как правило, на калибрующей части в шахматном порядке срезаются зубья. При шахматном расположении зубьев контакт метчика с деталью является односторонним, что устраняет заклинивание метчика и разрушение витков нарезаемой в вязких материалах резьбы. Шахматное расположение зубьев на заборной части приводит к увеличению толщины срезаемого слоя, что обычно отрицательно сказывается на стойкости метчиков. При обработке жаропрочных материалов и титановых сплавов шахматное расположение зубьев на заборной части позволяет без увеличения крутящего момента повысить толщину среза и осуществить резание вне зоны наклепанного слоя. Это улучшает условия работы метчика.

Для нарезания резьб повышенной точности за один проход находят применение метчики с бочкообразными зубьями на калибрующей части. Они имеют на режущей части и первых двух-трех зубьях калибрующей части обычное затылование. На последующих же зубьях калибрующей части обеспечивается бочкообразный профиль за счет соответствующего затылования, когда в обе стороны от середины зубьев уменьшаются диаметральные размеры на величину К = (0,02 -:- 0,06) мм.

Опыты показывают, что осевые нагрузки и крутящие моменты, возникающие при нарезании резьбы метчиками с бочкообразными зубьями, меньше величин осевых нагрузок и крутящих моментов метчиков стандартной конструкции. Это объясняется тем, что у метчиков с бочкообразными зубьями практически сведены к нулю защемление и резание калибрующей частью. У стандартных метчиков в результате деформаций инструмента наблюдается некоторое защемление зубьев метчика в витках нарезаемой резьбы. Метчики с бочкообразными зубьями обеспечивают до некоторой степени выглаживание нарезаемой резьбы, благодаря чему уменьшается шероховатость обработанной поверхности.

При нарезании резьбы часто приходится применять комплект из нескольких метчиков и соответственно распределять между ними работу. Необходимость использования комплекта метчиков вызывается стремлением уменьшить усилия резания, которые в определенных условиях могут быть значительными и приводить к срыву резьбы, защемлению и поломке метчиков. Применение комплекта метчиков позволяет также улучшить качество и точность нарезаемых резьб.

Конструкция и работоспособность комплектных метчиков зависят от схемы распределения нагрузки между ними. В практике используются различные схемы распределения нагрузки, наиболее характерные из которых приведены на рис. 14. Схема распределения предусматривает уменьшение как наружных, так и средних диаметров предварительных метчиков по cравнению с соответствующими диаметрами чистового метчика (рис. 14, а). По этой схеме припуск предусмотрен по наружному и среднему диаметрам и резание осуществляется по всему профилю резьбы. Каждый последующий метчик зачищает резьбу по сторонам. Поэтому предварительные метчики не нуждаются в таком точном выполнении как чистовые. Обычно черновые метчики комплекта удаляют максимальное количество металла (до 80—90%) и на долю чистового метчика отводится сравнительно небольшая работа по зачистке и калиброванию резьбы. В рассматриваемом случае чистовой метчик снимает металл по всей высоте профиля резьбы, что приводит, при сравнительно небольшой длине заборной части, к значительным толщинам среза и способствует повышению интенсивности износа инструмента. Эта схема получила наибольшее распространение при обработке метрических резьб. Вторая схема распределения работы нарезания между метчиками в комплекте предусматривает сохранение неизменным среднего диаметра (рис. 14, б). По этой схеме припуск между метчиками распределяется только понижения наружного диаметра и резьба метчиков, входящих в один комплект, шлифуется с одинаковыми размерами.

Рис. 14. Схемы распределения нагрузки на метчики в комплекте

Преимущество этой схемы заключается в разгрузке чистового метчика. Она применяется при обработке трапецеидальной резьбы, которая выполняется с достаточно широкими допусками и поэтому возможна обработка резьбы без калибрования по боковым сторонам чистовым метчиком. Такая схема используется также при обработке высокопрочных и жаропрочных материалов. В рассматриваемом Случае при нарезании резьб с жесткими допусками можно рекомендовать комбинированную схему резания (рис. 14, в), при которой черновой и промежуточный метчики имеют припуск только по наружному диаметру, а чистовой метчик калибрует резьбу по всему профилю.

При нарезании трапецеидальных резьб важно обеспечить самозатягивание метчика в начальный период его работы. С этой целью стремятся уменьшить ширину вершинных кромок и соответственно изменяют схему нарезания резьбы. Одна из возможных комбинированных схем резания для комплекта таких метчиков, предназначенных для обработки крупных резьб, показана на рис. 14, г. В соответствии с этой схемой наружный диаметр первого метчика близок к среднему диаметру нарезаемой резьбы. С целью же оставления припуска по профилю для чистового метчика, как обычно при комбинированных схемах, средний диаметр несколько уменьшен. Первый метчикснабжен двойной заборной частью. Первой заборной частью метчика нарезается двухзаходная резьба, а второй срезается «лишняя» нитка резьбы и создается профиль впадины с припуском на последующую обработку, Подобная схема срезания металла обеспечивает лучшие условия для самозатягивания за счет уменьшения ширины вершинной кромки зубьев. Второй и третий метчики комплекта имеют обычное конструктивное оформление рабочей части. Они снабжаются передней направляющей частью с резьбой, размеры которой соответствуют профилю, образованному предыдущим метчиком.

Для нарезания за один проход трапецеидальных резьб в сквозных отверстиях деталей применяют метчики-протяжки. Обработка резьбы метчиками-протяжками производится на токарном станке. Метчик-протяжка с надетой на хвостовик деталью закрепляется в резцедержателе станка и вводится в отверстие шпинделя. В процессе обработки деталь, зажатая в патроне станка, вращается, а протяжка совершает поступательное движение подачи. Рассматриваемые движения кинематически связаны друг с другом и приводятся к винтовому движению протяжки относительно детали, параметр которого равен параметру нарезаемой резьбы. В отличие от обычных метчиков, метчики-протяжки работают на растяжение, что значительно увеличивает прочность инструмента. Применение метчиков-протяжек для нарезания резьб по сравнению с обычными метчиками или резцами позволяет повысить производительность в 5—8 раз. Конструкция метчика-прстяжки показана на рис. 15.

Рис. 15. Метчик-протяжка

В основном метчики изготовляют из быстрорежущей стали. В последнее время получают распространение также твердосплавные метчики, обладающие повышенной стойкостью. Для мелких резьб метчики изготовляются целиком из твердого сплава; для резьб среднего размера из твердого сплава изготовляется только рабочая часть, которая припаивается к стальному хвостовику; для резьб больших размеров находят применение метчики с напаянными твердосплавными пластинками, а также метчики с механическим креплением пластин. Твердосплавные метчики рекомендуется применять при обработке высокопрочных сталей и сплавов, а также материалов, обладающих интенсивным абразивным воздействием на инструмент.

3. Накатка

Накатка резьбы - процесс получения резьбы в результате пластической деформации заготовки резьбонакатным инструментом. Профиль накатываемой резьбы образуется за счет вдавливания инструмента в материал заготовки и выдавливание части материала во впадины инструмента. Инструмент для накатывания резьбы — плашки, резьбовые сегменты, ролики с винтовой или кольцевой нарезкой, затылованные ролики. Накатывание резьбы производят на резьбонакатных автоматах и полуавтоматах, а иногда на токарных и револьверных станках.

4. Резьбофрезерование

Резьбофрезерование - это перспективная технология, обеспечивающая значительные преимущества по сравнению с другими технологиями резьбонарезания. Эти преимущества заключаются, прежде всего, в высокой надежности процесса обработки. Резьбофрезерование - это испытанный и стабильный процесс нарезания внутренней и наружной резьбы. Однако для его реализации требуются станки с возможностью одновременного перемещения по 3-м осям, чтобы придать инструменту перемещение по винтовой траектории. При программировании обработки можно использовать стандартные циклы системы ЧПУ для резьбофрезерования или, что предпочтительнее, составить программу с помощью нашего приложения CCS (программа для расчетов режимов резания и выбора стратегии обработки).

Обработка резьбы методом резьбофрезерования позволяет существенно снизить инструментальные затраты, поскольку один инструмент может производить несколько разных типоразмеров резьба:

1. Резьба в глухих и сквозных отверстиях;

2. Разные диаметры с одинаковым шагом;

3. Правая и левая резьба;

4. Любое поле допуска.

5. Точность на всю глубину.

Глубину резьбы можно точно запрограммировать вплоть до дна отверстия. Все витки резьбы получаются полными и попадают в поле допуска.

Дополнительные преимущества:

1. Точное позиционирование резьбового отверстия;

2. Возможность ускоренного ввода и вывода инструмента;

3. Небольшой крутящий момент, даже при обработке больших резьб.

5. Нарезание резьбы резцами

На токарных станках наиболее широко применяется метод нарезания наружной и внутренней резьб резцами. Резьбонарезные резцы бывают:

1. стержневые,

2. призматические

3. круглые;

их геометрические параметры не отличаются от геометрических параметров фасонных резцов. Наружную резьбу нарезают

1. прямыми

2. отогнутыми резцами,

внутреннюю:

1. изогнутым резцом (в отверстиях малого диаметра)

2. прямым резцом, установленным в оправку (в отверстиях большого диаметра).

Расположение режущих кромок резца должно соответствовать профилю обрабатываемой резьбы.

Рис.16. Резьбонарезные резцы:

а - прямой, б - круглый, в – изогнутый

При нарезании резьбы резцами подача равна шагу нарезаемой резьбы. Скорость резания для резцов из быстрорежущих сталей при обработке стали средней твердости u=20-35 м/мин для черновых проходов и u=25-50 м/мин для чистовых проходов. При обработке деталей из чугуна средней твердости скорость резания уменьшают в два раза. Скорость резания для резцов с пластинами из твердого сплава Т15К6 при обработке сталей средней твердости u=100-150 м/мин. Большие значения скорости резания принимают при нарезании резьб с Р<2 мм, а меньшие - при нарезании резьб с Р<6 мм. На токарных станках резьбу нарезают резцами за несколько проходов. После каждого прохода резец отводят в исходное положение. По нониусу винта поперечной подачи устанавливают требуемую глубину резания и повторяют проход. При нарезании резьбы с шагом до 2 мм подача составляет 0,05-0,2 мм. Если резьбу нарезать одновременно двумя режущими кромками, то образующаяся при этом стружка спутывается и ухудшает качество поверхности резьбы. Поэтому перед рабочим проходом резец следует смещать на 0,1-0,15 мм поочередно вправо или влево, используя осевую подачу верхнего суппорта, в результате чего обработка ведется только одной режущей кромкой.

При нарезании резьбы с шагом более 2 мм на деталях из труднообрабатываемых сталей подачу резца можно осуществлять вдоль стороны профиля; глубину резания в этом случае устанавливают перемещением верхних салазок суппорта, которые закрепляют под углом 30 градусов к оси профиля (для метрической резьбы) или под углом 27градусов30' (для дюймовой и трубной резьб). При этом резец работает только левой режущей кромкой. При последнем проходе глубину резания устанавливают винтом поперечной подачи, что позволяет исправить погрешности, образовавшиеся при предыдущих проходах. При нарезании резьб шагом 2-6 мм число черновых проходов 6-9, а чистовых 3-4 (меньшее число проходов относится к резьбе с меньшим шагом, а большее - к резьбе с большим шагом). При нарезании резьбы рекомендуется делать 4-6 проходов для резьбы с шагом 0,5-1 мм; 6-8 проходов для резьбы с шагом 1,25-1,5 мм; 8-10 проходов для резьбы с шагом 1,75-2 мм; 12-15 проходов для резьбы с шагом 2,5-3 мм. При нарезании резьб на деталях из труднообрабатываемых сталей (нержавеющих, кислотоупорных и т. д.) число проходов следует увеличить на 25%.

Рис. 17. Подача резца осуществляется вдоль стороны профиля

При нарезании резьбы небольшой длины резец может быть возвращен в исходное положение перемещением суппорта при обратном ходе станка, без выключения разъемной гайки. При нарезании длинного винта суппорт перемещают в исходное положение вручную, выключив разъемную гайку. Для выполнения следующего прохода необходимо попасть в винтовую канавку нарезаемой резьбы. Если нарезается резьба, шаг которой делится без остатка на шаг резьбы ходового винта (или шаг резьбы ходового винта делится без остатка на шаг нарезаемой резьбы), то разъемную гайку можно включать в любой момент и резец при этом всегда точно попадет в ранее нарезанную винтовую канавку. При нарезании резьбы, шаг которой делится с остатком на шаг резьбы ходового винта, разъемную гайку можно включать только при определенном положении ходового винта, когда деталь, ходовой винт и суппорт займут такое же положение, как и в начале нарезания резьбы. Только в этом случае резец попадет в винтовую канавку. В процессе нарезания резьбы возникает необходимость сменить изношенный резец или заменить черновой резец чистовым. Для того чтобы устанавливаемый резец попал в уже прорезанную винтовую канавку, его перемещают с помощью верхних салазок суппорта или (установив трензель в среднее положение) разъединяют ходовой винт и шпиндель и затем поворачивают деталь до такого положения, при котором резец будет находиться против винтовой канавки.

Рис. 18.

Для повышения производительности обработки вместо одного резца применяют резьбовые гребенки или многорезцовые державки. На рис. 19 показана схема нарезания резьбы блоком из двух резцов. Первый резец - а) затачивается под углом 90 градусов и снимает предварительный слой, оставляя для второго чистового резца - б) минимальный припуск. Угол заточки чистового резца - 60 градусов. Для повышения производительности нарезания резьбы и снижения утомляемости токаря применяют различные приспособления. На рисунке 18, выше показано устройство для автоматического отвода резца после каждого прохода. В конце прохода неподвижный упор 1 останавливает движение упора 11 и валика 6 (с лыской), а корпус 4 продолжает движение. В конце нарезаемой резьбы под действием пружин 8 и 9 сухарь 5 вместе с пинолью 3 и закрепленным в ней резцом 2 попадает на лыску валика 6 и нарезание резьбы прекращается. После возврата суппорта в исходное положение при повороте рукоятки с эксцентриком 10 выдвигается пиноль с резцом 2. В это время под действием пружины 7 валик 6 перемещается влево и запирает пиноль 3 в переднем положении. Нарезание резьбы в упор снижает производительность, требует повышенного внимания рабочего для того, чтобы избежать поломок инструмента. Поэтому применяют нарезание резьбы обратным ходом: левый резец вводят в канавку для выхода резца, изменяют направление вращения шпинделя и перемещения суппорта и нарезают резьбу на выход по направлению к задней бабке.

Рис. 19.

Рис. 20. Нарезание резьбы обратным ходом

Дата добавления: 2015-08-28