Обработка резьб.
Вершина режущего инструмента при прохождении вдоль вращающейся заготовки оставляет на ее поверхности винтовую линию.
Наклон винтовой линии зависит от скорости вращения заготовки и величины подачи инструмента. Расстояние между винтовыми линиями Р называется шагом винтовой линии. Если отрезок на поверхности детали, равный шагу развернуть на плоскость, то из прямоугольного треугольника можно определить tgμ=P/πd, где d – диаметр заготовки с винтовой линией.
Форма винтовой поверхности соответствует форме инструмента. Профилем резьбы называют контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ее ось.
Основные элементы резьбы:
Угол α профиля – угол между боковыми сторонами профиля, измеренный в осевом сечении;
Вершина профиля – участок профиля, соединяющий боковые стороны канавки;
Впадина профиля – расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы;
Наружный диаметр d резьбы – диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы или впадин внутренней;
Внутренний диаметр d1 резьбы – диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы или в вершины внутренней резьбы;
Средний диаметр d2 резьбы – диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы в точке, где ширина канавки равна половине шага резьбы.
Нарезание резьбы резцом.
Различают резьбовые резцы наружные и внутренние, а также дисковые резьбовые резцы. Расположение кромок резца должно соответствовать профилю обрабатываемой резьбы.
Величина боковых задних углов резца выбирается исходя из того чтобы при нарезании резьбы исключить трение боковых поверхностей резца о винтовую поверхность резьбы. Для нарезания резьбы с углом подъема винтовой линии до 4º задние боковые углы принимают равными 3-5º, при угле подъемы более 4º - 6-8º. Задний угол резца принимают 10-15º, передний угол 0-25º в зависимости от обрабатываемого материала.
При нарезании резьб диаметр под резьбу выполняется для наружных резьб в минусе, а для внутренних в плюсе. Это связано с тем, что металл под действием сил резания деформируется и происходит его выдавливание.
Нарезка резьбы осуществляется с выходом в канавку в конце резьбы или со с сбегом. Нарезка резьбы резцами осуществляется за несколько проходов. После каждого прохода резец возвращается в исходную точку. Существую три способа врезания инструмента. Наиболее распространенным является радиальное врезание. При этом способе врезание инструмента осуществляется таким образом, чтобы на каждом проходе осуществлялось уменьшение глубины врезания. Величину врезания можно рассчитать по формуле:
где π Dар – глубина врезания за проход;
х – номер прохода;
ар – общая глубина врезания;
nap – число проходов;
φ – для 1 прохода – 0,3
- для второго прохода – 1
- для 3 и последующих проходов – х-1
Одностороннее боковое врезание. При этом способе на каждом проходе происходит осевое смещение режущей кромки на величину равную половине глубины врезания (рассчитанной по приведенной формуле) для профиля резьбы 60º и 0,42*глубину врезания для угла профиля 55º При этом резание происходит одной режущей кромкой, а направление схода стружки происходит в сторону смещения.
Боковое двустороннее врезание. При этом способе осевое смещение осуществляется в разные стороны попеременно на каждом шаге. При этом происходит резание попеременно то одной то другой режущими кромками. Процесс резания характеризуется равномерным износом режущих кромок. Применяется при нарезании резьб с крупным шагом.
Число проходов выполняемых при нарезании резьбы зависит от шага резьбы. При этом выполняется несколько черновых проходов и несколько чистовых. Для резьб с шагом до 2 мм выполняют 3-6 черновых проходов и 2-3 чистовых. При этом общее количество проходов должно составлять для резьб с шагом 0,5-1 мм – 4-6 проходов; с шагом 1,25-1,5 мм – 6-8 проходов; с шагом 1,75-2 мм – 8-10 проходов; с шагом 2,5-3 мм – 12-15 проходов. Для резьб с шагом более 2 мм выполняют 6-9 черновых и 3-4 чистовых проходов. При нарезании резьб на деталях из труднообрабатываемых материалов (нержавеющих, кислотоупорных и т.д.) число проходов следует увеличить на 25%.
На токарно-винторезных станках продольное перемещение суппорта, а соответственно и резца осуществляется от шпинделя через зубчатые передачи и ходовой винт с разъемной гайкой. Если во время процесса нарезания резьбы возникла необходимость заменить изношенный резец, или заменить черновой на чистовой, необходимо совместить вершину нового резца с серединой впадины уже прорезанной винтовой канавки, при помощи верхних салазок.
На станках с ЧПУ движение суппорта осуществляется независимым приводом. Начало движения резца определяется системой ЧПУ в соответствии с нулевой меткой шпинделя, которая отслеживается при помощи датчика (например ВЕ-178 см. кинематическую схему станка 16К20Т1).
Режимы резания при нарезании резьбы резцами из твердых сплавов.
Скорости резания при нарезании резьбы в сталях (V-VI группы)
| Резьба | Шаг резьбы | Метрическая резьба | Трапецеидальная резьба | ||||
| Число рабочих ходов | V, м/мин | Число рабочих ходов | V, м/мин | ||||
| Черновых | Чистовых | Черновых | Чистовых | ||||
| Наружная | 1,5 | - | - | - | |||
| 2,0 | - | - | - | ||||
| 3,0 | |||||||
| 4,0 | |||||||
| 5,0 | |||||||
| 6,0 | |||||||
| Внутренняя | 1,5 | - | - | - | |||
| 2,0 | - | - | - | ||||
| 3,0 | - | - | - | ||||
| 4,0 | - | - | - | ||||
| 5,0 | - | - | - | ||||
| 6,0 | - | - | - |
Поправочные коэффициенты на скорость резания при нарезании резьбы в деталях из сталей, резцами из твердого сплава.
| Материал инструмента | Т15К6 | Т30К4 | Т14К8 | ВК8 | ВК6 | ||||||||
| Ки | 1,0 | 1,3 | 0,76 | 0,4 | 0,85 | ||||||||
| Резьба | Наружная | Внутренняя | |||||||||||
| Сквозная | В упор | d≤100 мм | d>100 мм | ||||||||||
| Сквозная | В упор | Сквозная | В упор | ||||||||||
| Кр | 1,0 | 0,9 | 0,85 | 0,8 | 1,0 | 0,9 | |||||||
| Отношение фактического числа рабочих ходов к принятому | 0,75 | 1,0 | 1,25 | 1,5 | 2,0 | ||||||||
| Кi | 0,89 | 1,0 | 1,08 | 1,17 | 1,3 | ||||||||
| Условия обработки | С СОЖ | Без СОЖ | |||||||||||
| Ксож | 1,0 | 0,85 | |||||||||||
| Закалка | HRC≤35 | HRC≤45 | HRC≤62 | ||||||||||
| Кз | 0,69 | 0,56 | 0,17 | ||||||||||
Нарезание резьбы метчиками и плашками.
Метчики предназначены для нарезания внутренних резьб. При нарезании резьб на токарном станке стараются применять машинные метчики, которые позволяют нарезать резьбу за один проход. Для нарезания резьбы в деталях из твердых сплавов применяют комплекты из двух или трех метчиков. В комплекте из двух метчиков первый (черновой) снимает 75% металла, чистовой доводит резьбу до требуемого размера. В комплекте из трех метчиков первый выполняет 60% работы, получистовой 30%, чистовой 10%. Комплектность метчиков устанавливается следующим образом. Нарезание резьбы в сквозных отверстиях глубиной до 1,5Р (Р – шаг резьбы) проводится одним метчиком. Нарезание точных резьб, а также резьб большой длины осуществляют комплектом из двух метчиков. Нарезание резьбы с шагом более 3 мм комплектом из трех метчиков. Метчики различаются заборной частью, наиболее длинная у чернового. Кроме того в настоящее время используют твердосплавные метчики.
Для нарезания резьб длиной более двух диаметров применяют метчики с винтовыми канавками. Направление канавок должно совпадать с направлением нарезаемой резьбы.
Для нарезания резьбы в деталях из вязких материалов применяют метчики с расположением зубьев в шахматном порядке. Преимущество заключается в том, что снижается трение, улучшается процесс образования стружки, и облегчается подвод СОЖ.
Для нарезания наружных резьб применяют плашки. Диаметр обработанной под резьбу поверхности должен бать несколько меньше наружного диаметра резьбы. Для образования захода на торцевой части детали выполняют фаску, соответствующую высоте профиля резьбы. Плашку устанавливают в плашкодержатель, который закрепляют в пиноли задней бабки.
Скорости резания при нарезании резьб метчиками из быстрорежущей стали.
| Диаметр резьбы, мм | Шаг резьбы, мм | Алюминиевые сплавы | Серый чугун НВ 156 – 229 | Стали V – VI групп |
| 0,75-1,0 | 14,5 | 5,9 | 8,3 | |
| 0,75-1,25 | 24,6 | 8,4 | 11,8 | |
| 1,0-1,5 | 41,2 | 8,4 | 11,8 | |
| 1,0-1,75 | 47,8 | 10,5 | 14,5 | |
| 1,5-2,0 | 35,5 | 10,5 | 14,5 | |
| 1,5-2,5 | 33,6 | 8,5 | 12,0 | |
| 1,5-3,0 | 38,3 | 8,9 | 12,6 | |
| 2,0-3,5 | 45,5 | 10,2 | 14,3 | |
| 3,0-4,0 | - | 11,3 | 15,8 |
Скорость резания при нарезании резьбы плашками.
| Диаметр резьбы, мм | Шаг резьбы, мм | Алюминиевые сплавы | Латуни | Стали V – VI групп |
| 4-6 | 0,5-1,0 | 10,2-15,3 | 7,6-8,1 | 2,45-3,45 |
| 8-10 | 0,75-1,5 | 12,3-20,0 | 8,8-9,2 | 2,65-4,25 |
| 1,0-1,75 | 12,8-25,0 | 9,6 | 2,85-5,65 | |
| 1,5-1,75 | 15,3-26,5 | 11,5 | 3,45-4,9 | |
| 1,5-2,0 | 20,0-28,0 | 15,0 | 3,45-6,4 | |
| 1,5-3,0 | 15,3-35,0 | 16,5 | 3,45-7,9 |