Обработка на резьбообразующих станках

ГЛАВА VII

ОБРАБОТКА НА РЕЗЬБООБРАЗУЮЩИХ СТАНКАХ

Понятие о станках. Разъемные соединения, выполняемые с помощью резьбовых крепежных деталей (болтов, винтов, муфт, шпилек и т. п.), ши­роко применяются в машиностроении. Образование резьбы методами ре­зания или пластического деформирования осуществляется на многих груп­пах и типах станков с применением разнообразных инструментов. Это позволяет получить цилиндрическую и коническую, внутреннюю и наружную резьбы различного профиля, однозаходные и многозаходные. Выпу­скаются также специализированные станки для образования резьбы наре­занием или пластическим деформированием - накатыванием.

Резьбонарезные станки выполняются с вертикальной и горизонтальной компоновкой шпинделя, имеют один-два или более шпинделей, работают как полуавтоматы и автоматы, служат для нарезания внутренних (в гай­ках) и наружных (на болтах и винтах) резьб. На станках, работающих мет­чиками, реверсирование (при глухих отверстиях) осуществляется автомати­чески конической фрикционной муфтой (станки мод. 2054А, 2056, 2061 и др.). Имеется специальное устройство, предотвращающее поломку мет­чика при перегрузке его по осевому усилию или крутящему моменту. На­резание ведется как метчиками (в том числе с изогнутым хвостовиком), так и резьбонарезными головками с круглыми или тангенциальными плаш­ками.

В нефтяном машиностроении используются трубонарезные полуавто­маты токарного типа для нарезания конусных резьб на концах труб с предварительной их обточкой. При производстве резьбовых деталей мас­сового применения (болтов, шпилек и т. п.) широкое применение получили высокопроизводительные резьбонакатные станки, работающие плоскими плашками или роликами. Высокоточные резьбы обрабатывают на резьбошлифовальных станках.

Элементы режима резания и схемы резания. Нарезание цилин­дрической резьбы резцом на токарно-винторезных станках осу­ществляется (рис. 176) путем вращения заготовки и продольной додачи ре­зца на шаг Р за каждый оборот заготовки. Вращение заготовки происходит со скоростью резания v, а продольное перемещение — с по­дачей s мм/об. Нарезание внутренней резьбы осуществляется специальным резьбовым расточным резцом с профилем, соответствующим, заготовке.

За каждый проход резца по винтовой линии выбирается часть материа­ла канавки. Срезание этого материала может быть различным, однако всегда имеет две стадии — черновую и чистовую. На черновой стадии стре­мятся к наибольшему съему материала,  а на чистовой — к получению тре­буемой точности и шероховатости.

Рис. 176. Схемы нарезания наружной (а) и внутренней (б) резьб

При одной схеме выборки материала (рис. 177, а, б) резец углубляется после каждого прохода, но одновременно несколько смещается и вдоль оси. При другой схеме выборки материала (рис. 177, в) обеспечивается ра­бота резца с подачей параллельно боковому профилю резьбы, что приво­дит к еще большему облегчению процесса резания. Последняя схема пред­почтительнее, особенно при нарезании резьбы на деталях из вязких легированных сталей.

Рис. 177. Схемы удаления материала при обработке треугольных трапецеидальных резьб:

а, б – с поперечной подачей резца;  в — с наклонной подачей резца

Резание характеризуется скоростью резания v, продольной подачей s, поперечной подачей, а также схемой выборки материала из впадины.

На токарно-винторезных станках нарезаются одно- и многозаходная резьбы малого и самого крупного шага, нарезаются крепежная (метриче­ская, дюймовая, специальная), крепежно-уплотняющая (трубная, цилиндри­ческая и коническая, круглая) резьбы, а также резьба для передачи движе­ния (прямоугольная, трапецеидальная, упорная).

Многозаходная резьба нарезается последовательно, заходами, с пово­ротом заготовки при каждом заходе на 1/k часть окружности относитель­но неподвижного резца (k — число заходов). Резьбы с малым углом подъе­ма (большой диаметр, малое k) могут нарезаться сразу двумя-тремя резцами, сдвинутыми вдоль оси относительно друг друга на величину L/k, где L— ход винтовой линии.

Образование резьбы различными инструментами. Кроме точения, для образования резьбы используют такие известные тех­нологические методы обработки, как фрезерование и шлифование, а также накатку резьб на наружных поверхностях без образования стружки. На рис. 178 — 181 приведены эскизы образования резьбы на наружных и внут­ренних поверхностях, специализированными инструментами [40] на спе­циальных станках.

Фрезерование коротких резьб (рис. 178. а, б) осуществляется па резьбофрезерных станках многониточными (гребенчатыми) фрезами с кольцевы­ми канавками. Движение резания совершает фреза. Резьба нарезается одновременно по всей длине примерно за 1,2 оборота заготовки. Фреза должна быть несколько длиннее резьбы, так как каждый виток резьбы нарезается как бы своей фрезой. При работе такого инструмента возникают значительные силы, снижающие точность обработки. Фрезерование длинных резьб, однозаходных и многозаходных (рис. 178, в) с крупным ша­гом и большим углом подъема винтовой линии осуществляют дисковой резьбовой фрезой.

Плашкой, навертывая ее на стержень, нарезают на нем резьбу (рис. 179, а). Образовавшаяся вначале нарезка в последующем «затягивает» плашку. После образования резьбы на необходимой длине плашка свинчи­вается с детали. Нарезание резьб плашками диаметром до двух дюймов (50 мм) ведется за один проход, а плашками больших диаметров — после предварительного прорезания тем или иным способом профиля резьбы.

Рис.178. Схемы фрезерования резьб:

а – наружной короткой; б – внутренней короткой; в – наружной длинной многозаходной

Метчиком (рис. 179,6) нарезают резьбу в отверстиях при тех же движе­ниях v и s, что и при работе плашки. Оба эти инструмента имеют  так называемый заборный конус, на котором выступы не имеют полного профи­ля резьбы, чем достигается распределение работы резания между несколькими режущими элементами инструмента. По такому же принципу осуществляется работа резьбовыми гребенками (рис. 179, в). Здесь эле­менты гребенки, начинающие резание, только намечают винтовую канав­ку, а последующие элементы углубляют ее по генераторной схеме, посте­пенно придавая канавке полный профиль. Нарезание гребенками по такой схеме требует принудительной подачи s.

Рис. 179. Схемы нарезания резьб: а – круглой плашкой; б – метчиком; в – гребенкой; г – головкой с четырьмя плоскими радиальными плашками

При использовании токарно-револьверных станков, автоматов и спе­циальных резьбонарезных станков широко применяют резьбонарезные го­ловки, несущие в корпусе четыре плоских или круглых гребенки (рис. 179, г), сдвинутых вдоль оси относительно друг друга на четверть шага. По достижении заданной длины нарезки головка раскрывается и освобождает деталь.

Особо точную резьбу получают на резьбошлифовальных  станках. Здесь (рис. 180) может вестись или лишь отделка крупной резьбы, или нарезание резьбы малого шага даже на термообработанных заготовках.

Рис. 180. Схемы шлифования резьб:

а – наружной многозаходной; б – внутренней однозаходной