Нарезание наружней и внутренней резьбы

При нарезании наружной резьбы большее распространение получили головки с круглыми гребенками, так как они просты по конструкции, позволяют работать с большим числом переточек и обладают большей стойкостью, чем радиальные и тангенциальные гребенки. Устройство и работа винторезных головок имеют незначительные различия. В приведенной на рисунке ниже конструкции винторезной головки нарезание наружной резьбы производят круглыми резьбонарезными гребенками 2 с кольцевой нарезкой, которые устанавливают выточкой 3 на кулачках 4 равномерно по окружности на равном расстоянии от центра, зависящем от диаметра нарезаемой резьбы, и крепят винтами 1. Опорная поверхность кулачков обеспечивает угол наклона j витков резьбонарезных гребенок, а также смещение витков соседних гребенок на 1/Z шага резьбы, где z – число гребенок. Пружинами 5 через штифты 13 кулачки 4 прижимаются к обойме 7, которая посредством рукоятки 12 может перемещаться вдоль корпуса 6. В рабочем положении, рисунок – а) резьбонарезные гребенки сведены, так как кулачки 4 своими выступами М упираются в обойму 7. Наладку резьбонарезных гребенок на размер производят или по годной готовой детали, или по проходному рабочему резьбовому калибру, которые устанавливают в рабочую зону. Изменение размера производят поворотом кольца 9 винтами 14. Вместе с кольцом 9 посредством штифта 8 поворачивается корпус 6 с кулачками 4, которые, перемещаясь по скошенным поверхностям Г обоймы 7, удаляются или приближаются к оси головки. На станок резьбонарезную головку устанавливают и закрепляют хвостовиком 10. Зазор между корпусом 6 и хвостовиком 10 выбирается пружиной 11. Резьбу нарезают с принудительной подачей головки, равной шагу нарезаемой резьбы. Можно нарезать резьбу и головкой, перемещающейся самозатягиванием. На определенном расстоянии до конца рабочего хода подача прекращается и головка останавливается. При этом останавливаются хвостовик 10 и обойма 7, а корпус 6, увлекаемый резьбой детали, продолжает перемещаться. В результате выступы М кулачков 4 выходят из обоймы 7 и кулачки вместе с гребенками 2 под действием пружин 5 расходятся, освобождая обрабатываемую деталь. Возврат резьбонарезных гребенок в исходное положение, а также остановку процесса обработки резьбы производят поворотом рукоятки 12.

Описанные выше операции сверления и зенкования предшествуют нарезанию внутренней резьбы. Резьба - это винтовая канавка постоянного сечения на внутренней или наружной цилиндрической поверхности; в первом случае резьба называется внутренней, во втором - наружной. Прежде чем описать процесс нарезания резьбы, кратко опишем ее основные виды.

По направлению винтовой линии резьба делится на правую и левую. Профиль резьбы — это сечение ее витка в плоскости, проходящей через ось цилиндра, на котором нарезана резьба. Основные параметры резьбы показаны на 52. Форма профиля бывает такой: треугольная (показана на 52), прямоугольная, трапецеидальная, упорная (с профилем в виде неравнобокой трапеции) и круглая. В метрической резьбе угол треугольного профиля равен 60°, а параметры резьбы выражаются в миллиметрах. Например, обозначение М20х 1, 5 «переводится» так: М - резьба метрическая, 20 — наружный диаметр в мм, 1, 5 — шаг в мм. Существуют и другие системы резьбы - дюймовая и трубная.

Но вернемся к нарезанию резьбы. Начнем с внутренней. Ее нарезают метчиком, хвостовую часть которого закрепляют в воротке. Для сквозных отверстий используют метчик с заборной (нижней) частью на первых 4—5 нитках резьбы, которые направляют движение метчика вдоль стенок отверстия. Для глухих отверстий нужны метчики с более короткой заборной частью (на 2-3 нитки), с тем чтобы эффективная (режущая) зона резьбы доходила почти до дна отверстия.

Для нарезания резьбы вручную метчики обычно выпускают в комплектах, куда входят 2—3 инструмента: черновой, получистовой и чистовой. Первым и вторым нарезают резьбу предварительно, третьим придают ей окончательный размер и форму. Такое поэтапное нарезание резьбы существенно уменьшает усилие резания. Метчики различают по числу рисок на хвостовой части: у чернового метчика одна риска, у получистового — две, у чистового — три либо ни одной. В двухместный комплект входят черновой и чистовой метчики.

Немаловажное значение имеет правильный выбор диаметра сверла, которым сверлится отверстие под внутреннюю резьбу, и диаметр стержня — под наружную. Диаметр сверла (и стержня) должен быть несколько меньше наружного диаметра резьбы.

Нарезание внутренней резьбы производится следующим образом. Заготовку (деталь) с высверленным отверстием закрепляют в тисках так, чтобы ось отверстия была строго вертикальной. В отверстие вставляют заборную часть чернового метчика и проверяют его установку по угольнику. Поверхность отверстия и режущую часть метчика следует смазать смазочно-охлаж-дающей жидкостью (машинным маслом — для стали, керосином — для чугуна). На хвостовую часть метчика надевают вороток.

Левой рукой прижимают вороток к метчику, а правой проворачивают до врезания на несколько витков в металл. После этого берут воротокдвумя руками и начинают его медленно вращать в таком режиме: 1 — 1, 5оборота по ходу часовой стрелки, 0, 5 оборота - против (53). Обратный поворот нужен для слома стружки.

По окончании нарезания резьбы черновым метчиком ставят получистовои, а затем и чистовой метчики, и с каждым из них проделывают те же манипуляции, что и с черновым. Все время с помощью угольника нужно контролировать положение оси метчика относительно поверхности заготовки.

Для нарезания наружной резьбы используют плашки с плашкодержателем. Этим же инструментом пользуются для обновления поврежденной резьбы на болтах, винтах и шпильках. Режущая резьба плашки с одной или с двух сторон имеет заборную (начальную) часть. В первом случае плашка должна прилегать к упору плашко-держателя противоположной стороной (без заборной части). Чтобы избежать перекоса резьбы, с торца стержня снимают фаску (предварительно закрепив его вертикально в тисках). Затем плашку устанавливают на конец стержня перпендикулярно его оси и, слегка нажимая правой рукой на плашкодержатель, левой поворачивают его (54) до надежного врезания плашки в металл. Это достигается после врезания первых ниток. После этого нажим уже не нужен, надо лишь медленно вращать плашку. Процесс нарезания можно облегчить, увеличив одновременно чистоту резьбы, если на стержень и плашку капнуть несколько капель машинного масла или смазочно-охлаждающей жидкости.

Нарезание наружной резьбы продолжают до тех пор, пока плашка не пройдет всю требуемую длину стержня. После этого плашку свертывают со стержня, очищают их от стружек и смазки и проверяют нарезанную резьбу эталонной гайкой. Очистку от стружек следует производить щеткой, а не руками во избежание порезов об острые режущие кромки метчика или плашки.

Метод вихревого резьбофрезерования наиболее широко используется в медицинской технике, особенно при производстве имплантантов – шурупов со специальной резьбой – для хирургии. Этот метод позволяет упростить процесс обработки таких материалов, как: титан, нержавеющие стали, титановые сплавы, вязкие стали.

Вихревая обработка позволяет получить наружную или внутреннюю, правую или левую резьбу любого профиля, а также однозаходную и многозаходную. Шаг резьбы при этом будет определяться только подачей, следовательно, достаточно будет одного инструмента для нарезания резьбы различного профиля. Этот метод позволяет выполнять резьбу за буртиком и осуществлять переходы от метрической в специальную резьбу. При этом резьба получается абсолютно без заусенцев, высокой точности, с высоким качеством поверхности, что является необходимым требованием для медицинской техники. Еще одно преимущество этого метода заключается в практически идеальном согласовании подачи и числа оборотов, что обеспечивает высокую точность.

Нижеперечисленные особенности метода вихревой обработки позволяют снизить затраты на изготовление детали:

• длина нарезаемой резьбы ограничивается лишь оснащением оборудования, при этом отсутствует необходимость дополнительной точки опоры и черновой обработки;
• надежность процесса обеспечивается высокой стойкостью используемых твердосплавных инструментов, которые превосходят обычный инструмент для нарезания резьб;
• длина резьбы не зависит ни от диаметра инструмента, ни от диаметра заготовки;
• тонкая стружка, в виде запятой.

Инструмент для нарезания наружной резьбы, с использованием данного метода, состоит из вихревой головки, включающей в себя монотельные резцы из твердого сплава. Профиль резьбы определяет профиль резца, который специально рассчитывается для этой резьбы. Вихревая головка позиционирует с наклоном к углу подъема нарезаемой резьбы на направляющей втулке, что обеспечивает высокую точность размеров. В процессе нарезания резьбы происходит втягивание заготовки в резцы, при этом каждый раз в работе находится один резец. Высокая скорость резания определяется скоростью вращения вихревой головки, а подача (шаг резьбы) определяется вращением заготовки с небольшим числом оборотов. Точность размеров гарантирована нарезанием резьбы за один проход на необработанной заготовке, что также определяет экономию времени. После завершения процесса нарезания резьбы, вихревая головка через которую подается СОЖ, поднимается и затем отводится.
Нарезание внутренней резьбы с использованием данного метода выполняется на фасонно-отрезном токарном автомате, либо на токарном автомате продольного точения. На этих станках для вращения вихревой головки используется высокочастотный шпиндель, который развивает скорость вращения до 60 000 об/мин. Медленно вращающаяся заготовка, совершает оборот, соответствующий шагу резьбы, инструмент при этом расположен параллельно ее оси. Резьба нарезается за один проход, после предшествующей операции чернового сверления. Монотельный инструмент из твердого сплава рассчитывается и изготавливается в соответствии с профилем нарезаемой резьбы и имеет высокую стойкость в отличии от других инструментов для нарезания резьбы.
Подводя итог, можно сделать следующие выводы. Метод вихревой обработки незаменим при необходимости нарезания резьбы на деталях из титана и вязкой стали. При этом получаемая резьба может иметь практически любой профиль и высокое качество, что определяет широкое распространение этого метода в медицинской технике.

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 — накатные 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. Накатные плашки представляют собой призматический брус, на рабочей поверхности которого нанесены канавки (нитки), соответствующие профилю резьбы. Плашки работают парой: одна подвижная, вторая неподвижная. Рабочие поверхности плашек параллельны и отстоят друг от друга с зазором, равным внутреннему диаметру резьбы. При накатке резьбы металл упрочняется, при нарезании резьбы возможны концентраторы напряжений. При накатке резьбы используются стержни меньшего размера. Например, берется стержень 72 мм, а резьба получается М76. Это позволяет получить экономию до 30%.

Шлифование наружных резьб применяю для точных винтов, резьбовых инструментов после термической обработки, которая часто искажает элементы профиля. Мелкие весьма точные резьбы (с шагом до 1, 5 мм) могут быть образованы в процессе шлифования без предшествующего их нарезания лезвийным инструментом до закалки.

Шлифование резьб производят дисковыми однониточными или многониточными шлифовальными кругами на резьбошлифовальных станках.

Шлифование однониточным кругом осуществляется при продольном перемещении заготовки за несколько проходов. Многониточные круги применяют при шлифовании резьбы на заготовках, имеющих короткую длину нарезаемой части. Шлифование производится по методу врезания при продольном движении заготовки на два-три шага за два-три ее оборота.

Шлифование резьб однониточным кругом позволяет получить более точную резьбу, чем многониточным.

Обработка фасонных поверхностей. Классификация фасонных поверхностей, назначение. Обработка фасонных поверхностей фасонным режущим инструментом, по копиру. Технологическое оснащение операций (станочные приспособления, режущий инструмент, контрольно-измерительный инструмент). Схемы технологических наладок. Обработка объемных фасонных поверхностей. Обработка фасонных поверхностей на станках с ЧПУ. Технологическое оснащение операций (станочные приспособления, режущий инструмент, контрольно-измерительный инструмент). Схемы технологических наладок.

9.1. Инструмент для обработки фасонных поверхностей

Обрабатываемые поверхности деталей относят к фасонным, если они образованы криволинейной образующей, комбинацией прямолинейных образующих, расположенных под различными углами к оси детали, или комбинацией криволинейных и прямолинейных образующих.

Фасонные поверхности могут быть получены на токарных станках различными способами: сочетаниями поперечной и продольной подач резца относительно заготовки фасонными резцами, профиль которых соответствует профилю готовой детали; поперечной и продольной подачами резца относительно заготовки с использованием приспособлений и копирных устройств, позволяющих обработать поверхность детали по заданному профилю; комбинированным, позволяющим использовать достоинства различных способов для повышения точности и производительности токарной обработки фасонных поверхностей. Обрабатываемые фасонные поверхности могут быть наружными и внутренними.

Фасонные поверхности, в том числе на длинных деталях, обрабатывают остроконечными быстрорежущими и твердосплавными проходными резцами в том случае, если заданный профиль получается с помощью шаблона, копира, приспособлений и т. п. При обработке галтелей и канавок радиусом /? < 20мм на стальных и чугунных деталях применяют р е з-ц ы, режущая часть которых выполнена по профилю обрабатываемой галтели или канавки (9.1, а). При обработке галтелей и канавок с R> 20 мм режущую часть резцов выполняют с радиусом скруг-ления, равным (1, 5—2) R (рис.9.1, б). Обработку в этом случае ведут продольной и поперечной подачами.

Для повышения производительности обработки фасонных поверхностей сложного профиля применяют фасонные резцы (9.2, а—в), рабочая часть которых может быть выполнена из быстрорежущей стали или твердого сплава, а державка из конструкционной стали, которая соединяется с режущей частью сваркой или механическим креплением.

Передний угол у, значения которого зависят от свойств обрабатываемого материала, лежит в пределах: 20—30° при обработке алюминия и меди; 20° — мягкой стали; 15° — стали средней твердости; 10° — твердой стали и мягкого чугуна;

5° — труднообрабатываемой стали и твердого чугуна; 0° — бронзы и латуни. Задний угол а выбирают в зависимости от конструктивных особенностей резцов: 10— 15° для дисковых фасонных резцов; 12— 18° для призматических фасонных резцов. Приведенные значения у и а относятся только к наружным точкам профиля резца. С приближением к центру заготовки дискового фасонного резца передний угол уменьшается, а задний — увеличивается. Размеры рабочей части и высота профиля круглых и призматических резцов должны соответствовать профилю, который получается в пересечении фасонной поверхности с передней поверхностью резца. На одном из торцов круглого фасонного резца выполнены зубцы, которые служат для закрепления резца в резцедержателе станка и при заточке. Ширина фасонных резцов не превышает 40—60 мм и зависит от жесткости системы станок — приспособление — инструмент — деталь и радиального усилия резания.

9.2. Обработка проходными резцами

Обработка фасонной поверхности

детали может быть выполнена при од

новременной продольной

и поперечной подаче остроконеч

ного проходного резца. При выборе резца

следует обратить внимание на то, чтобы

форма его вершины и расположение режу

щих кромок позволяли обработать фасон

ную поверхность детали с заданными уг

лами наклона и радиусами.

Для приобретения навыка перемещения вручную резца по заданной траектории при одновременной продольной и поперечной подаче следует предварительно (перед обработкой фасонной детали) выполнить несколько упражнений, что позволит освоиться с особенностями управления станком при фасонной обработке. Для этого в патроне или в центрах закрепляют готовую деталь с фасонной поверхностью сложного профиля. Перемещая суппорт координированным вращением его рукояток, следует следить за тем, чтобы вершина резца (карандаша) перемещалась в непосредственной близости (с одинаковым зазором до 1 мм) от поверхности детали.

Убедившись в надежности управления станком, переходят к обработке детали (рукоятки) с фасонной поверхностью (9.3, а). Для этого в трехкулачковом патроне закрепляют заготовку по поверхности А (9.3, б) и обрабатывают проходным резцом хвостовую часть рукоятки, состоящую из поверхностей В, С, D и Е. Фасонную поверхность обрабатывают после установки заготовки рукоятки в патроне по поверхности С (9.3, в). С помощью шкалы на станине станка производят разметку (вдоль оси заготовки) наибольшего и наименьшего диаметров фасонной поверхности рукоятки, а затем проходным резцом снимают черновой припуск за несколько рабочих ходов (9.3, е, удаляемые слои металла заштрихованы). Окончательный съем припуска (9.3, г) выполняют за несколько рабочих ходов. Вначале аккуратно снимают гребешки при плавном перемещении резца вдоль оси обрабатываемой детали и возвратно-поступательном перемещении поперечных салазок суппорта. Затем к не-вращающейся заготовке прикладывают шаблоны с профилем готовой детали, измеряют наибольший и наименьший диаметры фасонной поверхности и определяют места, с которых необходимо снять припуск. Производительность и качество обработки зависят от навыка рабочего. Для облегчения условий труда и повышения производительности опытные рабочие используют автоматическую продольную подачу, перемещая вручную только поперечный суппорт.

При обработке фасонных поверхностей проходным резцом применяют копир (9.4). Фасонную поверхность рукоятки / обрабатывают резцом 5, поперечное перемещение которого осуществляется копиром 3 и пальцем 2. При движении вдоль копира палец 2 перемещается в поперечном направлении в соответствии с его профилем. Вместе с пальцем 2 в поперечном направлении перемещаются тяга и связанный с ней суппорт с резцовой головкой. При этом винт поперечной подачи выводится из зацепления с гайкой поперечного суппорта, что позволяет применять автоматическую продольную подачу.

Обработку фасонной поверхности на токарном или токарно-револьверном станке по копиру производят с помощью маятниковой державки (9.5, а). Копир-ную линейку 3 закрепляют в резцовой головке суппорта, а державку 1 с проходным резцом — в револьверной головке (или пиноли задней бабки). При продольном перемещении хвостовика державки 6 державка / с резцом, опираясь копир-ным пальцем 2 на копирную линейку 3, поворачивается на оси 5, осуществляя поперечную подачу резца в соответствии с профилем копирной линейки.

При обработке торцовых фасонных поверхностей (9.5, б) копир 14 закрепляют в револьверной головке (или пиноли задней бабки), а державку 8 с проходным резцом — в резцовой головке суппорта. Обработку торцовой фасонной поверхности производят при поперечной подаче резцовой головки.

9.3. Обработка фасонными резцами

Для обработки галтелей, резьбы и других фасонных поверхностей применяют фасонные резцы (9.6). Профиль режущей кромки этих резцов полностью совпадает с профилем обрабатываемой поверхности и поэтому передняя поверхность резца должна устанавливаться точно на линии центров станка

Для сохранения обрабатываемого профиля фасонные резцы затачивают по передней поверхности. Это нужно учитывать при установке р'езцов. В горизонтальной плоскости резец должен быть перпендикулярен к линии центров станка, правильность установки проверяют угольником, который одним катетом прикладывают к цилиндрической поверхности детали, а другим — к боковой поверхности резца. При этом между угольником и резцом должен быть равномерный просвет.

Применение призматических и круглых фасонных резцов позволяет обрабатывать фасонные поверхности сложного профиля. Передней поверхностью призматического фасонного резца служит торец призмы (9.7, б), а задний угол а образуется наклонным положением резца в державке.

На 9.8 показаны призматические радиальные фасонные резцы, устанавливаемые на поперечном суппорте или в револьверной головке с горизонтальной осью вращения и предназначенные для работы с поперечной подачей. Режущую кромку резца устанавливают по центру обрабатываемой детали. Задние углы а создают

соответствующей установкой резца в державке.

Призматические тангенциальные резцы (9.9, а—в) при обработке перемещают с поперечной подачей по касательной к обработанной поверхности. При такой обработке размеры детали зависят от положения резца при установке, а не от глубины резания. В начальный момент резания тангенциальный резец касается обрабатываемой поверхности в точке А (9.9, а), при этом задний угол а имеет максимальное значение (аи), а передний у — минимальное значение {у\). В конце резания (9.9, б), когда резец переместится на длину /, угол а имеет минимальное значение, а угол 7 — максимальное. Поскольку разница значений а и у тем больше, чем больше припуск, эти резцы применяют в основном для чистовой обработки.

В случае расположения режущей кромки под углом а к обрабатываемой поверхности (9.9, в) происходит постепенное плавное врезание резца в деталь, а не сразу по всей длине режущей кромки, что позволяет обрабатывать нежесткие и широкие детали.

Передняя поверхность круглого (дискового) резца (см. 9.7, а) располагается ниже его оси на величину h, что необходимо для образования заднего угла. Если h равна 0, 1 наружного диаметра резца, то задний угол а «12°. На 9.10 показаны фасонные круглые резцы с винтовыми образующими режущих кромок. Эти резцы обеспечивают получение меньшей шероховатости обрабатываемых поверхностей по сравнению с круглыми резцами с кольцевыми образующими. Резцы с винтовыми образующими высонепроизводительны, их применяют на станках с револьверными головками.

Подача фасонного резца должна быть равномерной и не превышать 0, 05 мм/об при ширине резца 10—20 мм и 0, 03 мм/об при ширине резца более 20 мм. Подача зависит от жесткости детали.

Для повышения производительности обработки фасонных поверхностей следует разделять их обработку на черновую и чистовую. Обычно черновую обработку выполняют на более высоких режимах резания, чем чистовую. На окончательную чистовую обработку оставляют минимальный припуск и выполняют ее более точным

инструментом. Это позволяет значительно повысить стойкость чистовых резцов до переточки и обработать большее количество деталей.

9.4. Контроль фасонных поверхностей

Контроль фасонных поверхностей выполняют шаблоном или совмещением увеличенного профиля фасонной поверхности детали с ее проецируемым чертежным изображением на экране. Причины отклонения фактического профиля детали: неточность профиля резца или погрешность его установки, а также деформации заготовки, которые вызваны чрезмерно большими подачами.