ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЕЗЬБ

Наружную и внутреннюю резьбу на деталях получают следующими основными способами:

-вырезанием профиля резьбы режущим инструментом;

-выдавливанием профиля резьбы выдав­ливающим инструментом;

-накатыванием профиля резьбы накат­ным инструментом.

Обработку резьбы резанием осущест­вляют резьбовыми резцами, гребенками, метчиками, резьбовыми плашками, резьбо­нарезными головками, резьбовыми фреза­ми, шлифовальными кругами. Процесс резания характеризуется вырезанием слоев металла по профилю впадины.

Процесс выдавливания характеризуется наличием больших сил трения, так как инструмент и деталь работают по прин­ципу пары скольжения без зазора. На этом принципе работают бесстружечные метчики для внутренних резьб и выдавли­вающие сборные плашки для наружных резьб.

Накатывание профиля резьбы осущест­вляют при силовом качении инструмента по поверхности заготовки. Накатывание отличается от выдавливания тем, что инструмент и деталь образуют пару ка­чения, а не пару скольжения, что значи­тельно уменьшает силы трения. К инстру­ментам для накатывания относятся резьбонакатные плоские и сегментные плашки, резьбонакатные ролики, резьбонакатные головки аксиального, тангенциального и радиального типа. При выдавливании и накатывании профиль резьбы образуется за счет пластического деформирования металла.

Инструмент для нарезания резьбы.

Обобщенная модель образования резь­бы характеризуется следующими общими признаками: формой режущего клина Ф; числом п_в лезвий, расположенных на одном витке резьбы; числом п₀ режущих элемен­тов, расположенных вдоль оси резьбы; числом п режущих элементов, одновре­менно участвующих в резании; толщиной слоя а_z металла, срезанного одним режу­щим элементом; движением режущего эле­мента V относительно детали.

Резьбонарезные резцы. Резцы для наре­зания резьбы представляют собой резьбо­нарезной однолезийный фасонный режу­щий инструмент, режущая кромка которо­го при обработке образует профиль резь­бы всеми точками. Резцы предназначены для нарезания наружных и внутренних резьб различного профиля. Основные преимущества резцов по сравнению с другими резьбонарезными инструмен­тами: простота конструкции и технологии изготовления; универсальность (возмож­ность одним и тем же резцом нарезать резьбы различного диаметра и шага); высокая точность расположения оси обра­ботанной резьбы относительно цилиндри­ческой и торцовой поверхностей заготов­ки; возможность обработки резьб с пере­менным шагом и на конической поверх­ности.

Резцы подразделяют:

по конструкции — на стержневые, призматические, круглые с кольцевой и с винтовой нарезкой; по форме режущей кромки — на одно­профильные и многопро­фильные;

по исполнению режущего элемента — на цельные, составные, сбор­ные;

по виду работы — на черновые, чисто­вые; по типу нарезаемой резьбы.

Геометрия резьбовых резцов. При малом угле подъема (рис. 3.3, ж) резец устанав­ливают таким образом, чтобы ось симмет­рии профиля резца была расположена перпендикулярно к оси заготовки. Задний угол на вершине принимают равным 15—20°.

Если угол подъема нарезаемой резьбы 3...4°, то резец наклоняют к оси заго­товки под углом 3…4^о и передние углы на боковых режущих кромках у_л и у_п принимают одинаковыми противном случае уγ_л γ<0° и у_п >0°.

Профиль резца. Профиль резьбового резца по передней поверхности совпадает с профилем резьбы в осевом сечении заготовки при γ=0^о и λ=0^о.

Метчики. Метчики предназначены для образования резьбы в отверстиях. По принципу работы их подразделяют на мет­чики, образующие профиль резьбы путем снятия стружки, метчики бесстружечные, образующие профиль резьбы без снятия стружки, и метчики с режущими и выгла­живающими зубьями, образующие резьбу комбинированным способом (резанием и выдавливанием).

Конструктивные элементы метчиков, их назначение и расчет размеров. К основным конструктивным элементам метчиков отно­сятся: режущая (заборная) часть 1; калибрующая часть 2; хвостовик 3с элементами крепления 4,5; форма зуба 6и стружечной канавки 7 и их направле­ние; геометрические параметры режущей и калибрующей частей; профили резьбы метчика и его размеры.

Режущая часть предназначена для срезания слоев металла по всему контуру профиля резьбы. Калибрующая часть слу­жит для окончательного формирования профиля (первым калибрующим витком), направления и подачи метчика под дейст­вием сил самозатягивания и является за­пасом на переточку при заточке метчика по наружной поверхности режущей части. Хвостовик предназначен для передачи крутящего момента от шпинделя станка.

Калибрующая часть. Оконча­тельные размеры и качество нарезаемой резьбы зависят от качества исполнения калибрующей части при прочих равных условиях. Длину калибрующей частиназначают с учетом длины нарезаемой резьбы и запаса на переточку. Резьбу калибрующей части выполняют с обратной конусностью по наружному диаметру для уменьшения трения и разбивки резь­бы.

Бесстружечные метчики. При обработке вязких материалов применяют бесстру­жечные метчики. Вместо стружечных ка­навок рабочая часть в сечении имеет мно­гогранник, на заборном конусе резьба шлифована на конус, затылование отсутствует. В процессе формирования резьбы происходит выдавливание по всему профилю. Метчики в процессе эксплуата­ции не перетачивают.

Плашки. Плашки предназначены для нарезания наружных резьб. По типу нарезаемой резьбы плашки подразделяют на плашки круглые для метрической резьбы, плашки круглые для круглой резьбы, плашки круглые для ко­нической резьбы и др.

Основными конструктивными элемента­ми круглых плашек являются режущая часть, калибрующая часть, число, диаметр и расположение стружечных отверстий, ширина и форма пера, наружный диаметр D, ширина плашки Н, элементы крепле­ния.

Режущая часть. Плашки имеют две ре­жущие частис каждого ее торца , что обеспечивает увеличение срока службы плашки. Режу­щая часть выполняет основную работу по формированию профиля резьбы. Угол ко­нуса ф и длина режущей части зависят от материала заготовки.

Резьбовые фрезы. Резьбовые фрезы от­носятся к многозубым инструментам, бла­годаря чему процесс резьбонарезания становится более производительным по отно­шению к резцам.

Типы фрез. По конструкции резьбовые фрезы подразделяют на следующие типы: гребенчатые цилиндрические для нареза­ния резьб неглубокого профиля; дисковые для на­резания резьб крупного профиля; гребенчатые сборные охватываю­щие; головки для скорост­ного фрезерования резьбы с крупным ша­гом.

Гребенчатые резьбовые фрезы. Фрезеро­вание резьб в несколько раз производи­тельнее по сравнению с обработкой рез­цами, но из-за наличия кольцевых витков профиль резьбы искажается. Поэтому гре­бенчатые резьбовые фрезы применяют в основном для нарезания крепежных резьб.

Основными конструктивными элемента­ми фрез являются: диаметр фрезы, диа­метр отверстия, длина фрезы, число зубьев, форма зуба и впадины, направление стру­жечных канавок, размеры профиля резь­бы.

Длина фрезы не должна превышать 100 мм* так как с увеличением длины при термической обработке возможны большие искажения по шагу и профилю резьбы.

Затылование по задней поверх­ности. Для обеспечения выхода резца при затыловании и круга при шлифовании про­филя резьбы впадину делают как можно шире.

Дисковые фрезы. Для нарезания трапе­цеидальных резьб с крупным шагом боль­шого диаметра применяют дисковые резь­бовые фрезы. Фрезы выпол­няют острозаточенными с чередующимися зубьями.

Охватывающие резьбовые фрезы. Для фрезерования коротких резьб применяют гребенчатые сборные охватывающие фре­зы, оснащенные круглыми гребенками.

Резьбонарезные головки. Резьбонарез­ные головки представляют собой сборный инструмент сложной конструкции, оснащенный комплектом круглых гребенокили плоских плашек. Головки обеспечивают высо­кую производительность благодаря приме­нению повышенной скорости резания и быстрого отвода после нарезания.

По конструкции головки подразделяют на следующие типы: по расположению пла­шек относительно нарезаемой детали — радиальныеи тангенциаль­ные; по кинематике движе­ния — вращающиеся для токарных полу­автоматов и невращающиеся для револь­верных и резьбонарезных станков; по виду обрабатываемой резьбы — для обработки наружных резьб и для обработки внутрен­них резьб.

Головку можно регулировать в зависи­мости от диаметра нарезаемой резьбы.

Инструменты для накатывания резьбы. Накатывание резьбы — наиболее производительный способ образования резьбы на деталях без снятия стружки методом пластического деформирования. Преиму­щества резьбонакатывания по сравнению с резьборезанием следующие: улучшение физико-механических свойств поверхност­ного слоя металла, так как в результате наклепа усталостная прочность резьбы по­вышается на 20—40%; экономия металла на 10—30%, так как диаметр заготовки под резьбу меньше диаметра получаемой резьбы и процесс идет без снятия стружки; точность и шероховатость поверхности резьбы соответствуют шлифованию; про­изводительность при накатывании в десят­ки раз выше производительности при резьбонарезании.

Существуют следующие типы инстру­ментов и способы накатывания резьб.

Резьбонакатные ролики для накаты­вания резьб по способу радиального дви­жения подачи роликов, касательного дви­жения подачи заготовок и с осевым движением подачи заготовок.

Резьбонакатные головки, оснащенные комплектом роликов: головки аксиального типа с осевой подачей заготовки; головки тангенциального типа; головки радиального типа с радиальной подачей роликов.

Резьбонакатные плашки: плоского типа, сегментного типа и выдавливающие сборные плашки.

Выбор типа инструмента и способна нака­тывания зависит от типа резьбы и ее раз­меров, точности, длины и материала заго­товки.

Резьбонакатные ролики и головки. На­катывание роликами является одним из самых универсальных и точных методов накатывания, отличающихся наиболее широкими технологическими возможностя­ми. Накатывание резьбы роликами воз­можно по различным схемам: с радиаль­ным движением подачи роликов, с каса­тельным движением подачи заготовок, с осевой подачей заготовок.

Схема образования резьбы резьбонакатными роликами.

Направление резьбы на ролике проти­воположно направлению резьбы на детали. Основным условием получения правиль­ной резьбы является равенство углов подъема резьбы ролика и заготовки. Для улучшения процесса накатывания и увеличения стойкости инструмента диа­метр ролика D должен быть как можно больше. Выбор его ограничен конструк­цией станка и числом заходов i, которое не должно превышать 70. При i>70 ухудша­ется

Резьбонакатные головки аксиального типа. Нераскрывающиеся головки выпол­нены в виде сборного инструмента, на корпус которого установлены на осях ролики. Ролики вращаются вокруг своих осей и наклонены под углом, равным углу подъема резьбы. По окон­чании накатывания головка свинчивается. Все ролики имеют заборную часть, а по шагу смещены относительно друг друга.

Наибольшее распространение получили резьбонакатные самораскрывающиеся го­ловки. В конце накатывания ролики расходятся, и заготовка освобож­дается.

Накатывание тангенциальными голов­ками. Двухроликовую тангенциальную го­ловкуприменяют на станках токарной группы. Вращение роликов осу­ществляется под действием принудительно вращающейся заготовки. Окончание нака­тывания произойдет тогда, когда оси роли­ков и заготовки окажутся в одной плос­кости, а вершинц. ниток одного ролика бу­дут точно расположены против впадин дру­гого.

Плоские резьбонакатные плашки. Плос­кие плашки универсальны и просты по конструкции, но не обеспечивают стабиль­ности диаметра накатываемой резьбы, и поэтому их применяют для накатывания резьбы на болтах, винтах, шурупах, шпиль­ках. На рис. показан способ накаты­вания резьб двумя плашками, из которых одна неподвижна, а подвижная совер­шает возвратно-поступательное движение. При главном движении D_Г производится накатывание резьбы на заготовке. Дви­жение плашки D_в — вспомогательный ход, в конце которого следующая заготовка с помощью толкателя устанавливается меж­ду плашками. Благодаря наличию на плашке заборной части заготовка заклини­вается, а затем прокатывается между плашками. Плашки располагаются строго параллельно, а витки резьбы смещены относительно друг друга на 0,5Р. Расстояние между плашками в процессе накатывания равно внутреннему диаметру накатывае­мой резьбы.

22. ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЁС МЕТОДОМ КОПИРОВАНИЯ

Зуборезные инстру­менты применяют для обработки зубьев зубчатых колес. Их конструкция опре­деляется формой и размерами зубьев колес, кинематикой процесса обработки и условиями работы инструмента.

Инструменты этой группы имеют фасонный профиль режущих кромок и об­разуют впадину зубьев колес методом ко­пирования. Конструкции этих инструмен­тов различны, но общим в их проекти­ровании является определение профиля режущей кромки.

Инструменты этого вида относят к ин­струментам специального назначения. Они пригодня для обработки колес опреде­ленных размеров с определенным чис­лом зубьев. При серийном их изготов­лении для уменьшения числа необхо­димых размеров их проектируют для об­работки колес в определенном интервале чисел зубьев. Профиль рассчитывают по размерам впадины зубьев колеса с мень­шим числом зубьев данного интервала.

Дисковые фрезы— фасонные с зубья­ми, затылованными в радиальном направ­лении. Зубья колеса обрабатывают последовательно с периоди­ческим поворотом заготовки на угловой шаг зубьев после обработки каждой впа­дины. По конструкции и проектированию эти фрезы аналогичны фасонным фрезам. Профили режущей кромки фрез для колес с числом зубьев состоят из участков: эвольвентного, прямолиней­ногопо наружной поверхности фрезы, сопряженных по дуге окружности, не выходящей в пределы указанной выше траектории вершины зуба сопряженного колеса.

Из-за неточности профиля режущих кромок, возможной неточности установки фрезы относительно нарезаемой заготовки и несовершенства делительных механиз­мов, обеспечивающих поворот заготовки на угловой шаг при обработке колеса, при переходе от одной впадины к следующей эти фрезы не обеспечивают высокой точ­ности нарезанных колес. Их применяют при изготовлении колес невысокой точ­ности в единичном и мелкосерийном произ­водстве.

Пальцевые фрезы по конструкции аналогичны концевым фрезам с фасонным профилем режущих кромок. При работе ось фрезы совмещается с осью симметрии впадин зубьев нарезаемо­го колеса. Относительно нее осуществляет­ся главное вращательное движение зубьев фрезы. Фрезы крепят с помощью резь­бового соединения, базируют по точно выполненному цилиндрическому отвер­стию (пояску) на посадочной части шпин­деля станка. По сравнению с дисковыми фрезами для обработки зубьев колес оди­накового размера пальцевые фрезы имеют значительно меньшие габаритные размеры и размеры рабочей части.

Диаметральные размеры рабочей части фрезы определяются размерами впадины зубьев колеса. Из-за сравнительно малых диаметральных размеров (ширины впади­ны зубьев колеса) число зубьев этих фрез небольшое (четыре — восемь). Из-за большого изменения диаметра фрезы по высоте ее рабочей части, особенно у фрез для колес с малым числом зубьев, зна­чительно изменяются окружной шаг зубьев и толщина зубьев при постоянной ширине стружечной канавки.

Направление образования задних углов, т. е. направление затылования, влияет на степень изменения нормаль­ных задних углов и диаметральных разме­ров режущей части при переточках фрезы. При образовании задних углов в радиальном направлении (при затылова-нии в направлении, перпендикулярном к оси фрезы)при пере­точках фрезы получаются большие измене­ния толщины зубьев колеса. Они не могут быть компенсированы перемещением фре­зы вдоль ее оси, так как при этом получаются большие искажения профиля зубьев колеса. Компенсация изменения диаметральных размеров рабочей части фрезы при ее переточках возможна у фрез с осевым направлением затылования за счет увеличения высоты впадины, но при этом методе затылования получаются малые значения нормальных задних углов на участках режущих кромок, обрабаты­вающих профиль зубьев у окружности впадин.

Зубодолбежными головкамиодновре­менно по контуру обрабатывают все впа­дины зубьев колеса резца­ми с фасонным профилем режущих кро­мок, соответствующем профилю впадин об­рабатываемого колеса. Резцы 2 размеще­ны в прямоугольных пазах корпуса 1 головки. Головки закреплены на станке неподвижно, а главное рабочее движение совершает заготовка в направлении ее оси. Резцы 2 периодически пе­ремещаются в радиальном направлении перед каждым рабочим ходом. Подача на глубинуосуществляется под действием конусов 3 и 4 станка на наклонные хвостовики резцов; перед обратным ходом резцы немного отводят. Время обработки зависит от вы­соты зубьев (впадины) и не зависит от числа зубьев нарезаемого колеса.

Зубодолбежные головки — инструмент специального назначения, каждую головку проектируют для обработки определенного колеса.

Протяжкиприменяют для обработки ко­лес внутреннего и наружного профиля. Протяжки для колес внутреннего профиля аналогичны шлицевым протяжкам с фа­сонным эвольвентным профилем режущих кромок. Протяжки для обработки колес наружного профиля могут быть однопро­фильные, секторного и охватывающего типов. Протяжки однопрофильного типа предназначают для последовательной об­работки впадины с поворотом заготовки (делением) на угловой шаг. Применяют протяжки прямолинейной (ти­па шпоночных) или дисковой конструк­ции. Протяжки секторного типааналогичны наружным протяжкам с

соответствующим профилем режущих кромок. Ими обрабатывают группу зубьев колеса; для обработки следующей группы зубьев необходим поворот заготовки. Про­тяжки охватывающего типа:в корпусе в виде трубы установлены кольца с внутренними режущими зубья­ми эвольвентного профиля, соответствую­щего профилям впадин зубьев нарезае­мых колес. Высота зубьев в кольцах, расположенных по длине протяжки, изме­няется для создания подъема на зуб. Рабочее движение резания сообщается заготовке.

Для чистовой обработки предваритель­но образованных зубьев колес применяют шлифовальные круги дисковой формы с рабочим профилем, соответствующим про­филю впадины зубьев колеса.

23. ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЁС МЕТОДОМ ОБКАТКИ

Сложное формообразующее движение, имитирующее зацепление

1. Зуборезная гребёнка (производ-ть меньше)

2. Долбяк

3. Червячно-модульная фреза (произ-ть больше)

4. Шевер

5. Зубострогальные резцы

Долбяки большего делительного диаметра позволяют получить большую высоту эвольвентного участка профиля зуба колеса, при этом допускается большая коррекция долбяка, т.е. увеличивается исходное расстояние и запас на переточку, уменьшается опасность срезания головок и подрезания ножек зубьев колеса, уменьшается радиальный зазор в передаче. Кроме того, повышается точность профиля зуба колеса, снижается шероховатость. Поэтому желательно принимать номинальный делительный диаметр максимально допускаемый зубодолбежным станком, на котором будет эксплуатироваться долбяк.

При расчете долбяка необходимо стремиться к выбору максимального исходного расстояния, т.к. при этом повышается качество обработанной поверхности, точность профиля нарезаемого колеса и количество возможных переточек.

Однако на выбор исходного расстояния или величины коррекции долбяка накладываются ограничения, связанные с тем, что при увеличении положительного смещения исходного контура:

-уменьшается толщина зуба долбяка на вершине, что приводит к потере прочности зуба долбяка или его быстрому износу;

-происходит увеличение переходных кривых профилей зубьев нарезаемых колес, что приводит к интерференции профилей в зацеплении, т.е. увеличивается опасность неправильного касания профилей вне эвольвентного участка зуба.