Инструменты для нарезания резьбы

В настоящее время при обработке резьбы резанием наиболее широкое распространение получили две схемы обработки, одна из которых соответствует точению, а вторая — фрезерованию.

При схеме, соответствующей точению, инструмент относительно заготовки совершает винтовое движение, ось которого совпадает с осью резьбы, а параметр — равен параметру резьбы. Движение винтовой поверхности резьбы детали относительно инструмента будет сводиться к скольжению поверхности детали «самой по себе», аналогично скольжению винтовой поверхности гайки по винтовой поверхности болта. В результате исходная инструментальная поверхность будет совпадать с поверхностью детали. Наиболее простым инструментом, работающим по рассматриваемой схеме, является резьбовой фасонный резец (рис. 2.16). Резьбовые резцы служат для нарезания наружной и внутренней резьбы остроугольного, трапецеидального, прямоугольного профилей. По конструкции они разделяются на стержневые (рис. 2.16, а), призматические (рис. 2.16,6) и круглые (рис. 2.16, в). Все они характеризуются тем, что в момент окончательного оформления резьбы (при последнем проходе) их режущая кромка располагается на винтовой поверхности резьбы. Поэтому рассматриваемые резцы отличаются друг от друга только формой и размерами задней поверхности и способами закрепления на станке. Круглые резьбовые резцы могут быть насадные и хвостовые. Хвостовые резцы имеют меньший диаметр рабочей части и применяются при обработке внутренних резьб.

Нарезание резьб с помощью резцов осуществляется за несколько проходов. Чтобы уменьшить число проходов и повысить производительность труда при рассматриваемой схеме обработки, применяют резьбовые гребенки.


Резьбовые гребенки используются главным образом при нарезании резьбы мелкого шага и в мягких материалах. Гребенками можно нарезать резьбу за один или несколько проходов. Резьбовая гребенка представляет собой несколько объединенных в единой конструкции резьбовых резцов. Аналогично резьбовым резцам резьбовые гребенки могут быть стержневые (рис. 2.16, г), призматические (рис. 2.16, д) и круглые (рис.2.16, е). Чтобы распределить нагрузку между несколькими зубьями, на гребенке создается режущая часть с углом φ = 25 ... 30°.

 

Благодаря этому вершины отдельных зубьев располагаются на различных расстояниях от оси заготовки и последовательно срезают материал впадины резьбы. Для зачистки резьбы гребенка имеет калибрующую часть, состоящую из 4...6 однотипных зубьев.

Наиболее широко распространены круглые гребенки, как более простые в изготовлении и допускающие достаточно большое количество переточек. Круглые гребенки обычно проектируются с винтовой задней поверхностью, с углом подъема, равным углу подъема резьбы детали, и только при небольших углах подъема обрабатываемой резьбы они изготовляются с кольцевыми витками. Для деталей с правой

 

 

Инструменты для нарезания резьбы

 

 

наружной резьбой применяются гребенки с левой резьбой, а для деталей с левой наружной резьбой — гребенки с правой резьбой.

Гребенки с винтовой нарезкой обеспечивают лучшие условия резания и просты в изготовлении. При работе гребенку можно устанавливать различным образом относительно заготовки: впереди, сзади, внизу, вверху и т. п. Следовательно, на станке можно установить одновременно несколько гребенок, что увеличит суммарную длину активных режущих кромок. Ряд гребенок можно соединить в единую конструкцию. Инструменты, у которых в единой конструкции объединено несколько резьбовых гребенок, называют метчиками и плашками.

Метчики (рис. 2.16, ж) используются для обработки внутренних резьб, а плашки — наружных. Метчик представляет собой винт, сопряженный с нарезаемой резьбой, в котором прорезаны три-четыре стружечные канавки и прозатылованы зубья. Основными параметрами, характеризующими размеры канавок, являются: диаметр сердцевины, ширина зуба и угол у нерабочей кромки зуба. Рекомендуемые величина диаметра сердцевины колеблется в пределах 0,4...0,6 диаметра метчика, ширина зуба 0,4...0,25 диаметра метчика, угол η  = 85...70°. Метчики обычно изготовляются с прямыми канавками. Для улучшения отвода стружки применяют метчики с углом наклона винтовых канавок 10...20°. Нарезание резьбы в легких сплавах целесообразно вести метчиками с повышенными углами наклона стружечных канавок, равными 30...40°.

Резьбу передней части метчика срезают на конус под углом φ, ко- торый определяют по формуле

 

 

Инструменты для нарезания резьбы

 

 

При обработке стали рекомендуется толщину среза принимать 0,02...0,05 мм, а при обработке чугуна — 0,04...0,07 мм. Вершинные кромки метчика затылуются и таким путем создаются задние поверхности зубьев.

Круглая плашка предназначена для нарезания наружных резьб невысокой точности за один проход (рис. 2.16, и). Рабочая часть круглой плашки имеет с обоих торцов режущую l1 или заборную часть, что дает возможность нарезать резьбу как одной, так и другой стороной. Для распределения работы резания между отдельными режущими элементами плашка имеет угол в плане φ на режущей части. Для калибрования резьбы и обеспечения правильного направления в работе плашка снабжается калибрующей частью l2. В отличие от метчиков плашка не имеет хвостовика. Для установки и закрепления предусмотрены на наружной поверхности конические гнезда, в которые входят крепежные винты и прижимают плашку нерабочим торцом к торцу плашкодержателя. После нарезания резьбы метчиками или плашками приходится свинчивать инструмент с детали. Для повышения производительности при нарезании наружных и внутренних резьб применяют сборные «метчики и плашки», называемые резьбонарезными головками. В корпусе резьбонарезной головки монтируются гребенки, которые после нарезания резьбы выводятся из зацепления с заготовкой, что позволяет быстро отвести инструмент в исходное положение без реверсирования вращения. При нарезании наружной резьбы вывод гребенок из зацепления с заготовкой производится путем развода гребенок, т. е. их быстрого удаления от оси головки. При обработке же внутренней резьбы гребенки в конце обработки быстро сводятся к оси инструмента.

Резьбонарезные головки в зависимости от расположения и конструкции гребенок разделяются на головки с плоскими радиально установленными гребенками (рис. 2.16, к), головки с плоскими тангенциально установленными гребенками (рис. 2.16,л) и головки с круглыми гребенками (рис. 2.16, м). При нарезании наружных резьб наиболее широко применяются головки с круглыми гребенками, которые допускают большее количество переточек, чем головки с плоскими гребенками. Внутренние резьбы чаще всего нарезаются головками с плоскими радиальными гребенками (рис. 2.16, н), что упрощает конструкцию и эксплуатацию инструмента. Резьбонарезные головки позволяют в нужных пределах регулировать средний диаметр нарезаемой резьбы, устанавливать в одном корпусе различные гребенки и, как правило, нарезать резьбу за один проход.

Рассмотренные инструменты (резцы, гребенки, метчики, плашки и головки) обрабатывают резьбу по одной и той же схеме формообразования, когда движение инструмента относительно заготовки сводится к винтовому движению и исходная инструментальная поверхность совпадает с поверхностью нарезаемой резьбы. Поэтому профилирующие участки режущих кромок этих инструментов располагаются на одной и той же исходной поверхности резьбы детали. При обработке относительное винтовое движение может быть сообщено непосредственно инструменту, что имеет место при нарезании резьбы на сверлильных станках метчиками, плашками или головками. Требуемое относительное винтовое движение может быть получено также в результате различных сочетаний движений инструмента и детали. Например, на токарном станке при нарезании резьбы вращается заготовка и поступательно двигается вдоль оси заготовки резец. Рассматриваемая схема обработки является универсальной и наиболее распространенной при нарезании резьбы.

Значительное использование при обработке резьбы получило также фрезерование. Схема резьбофрезерования включает быстрое вращение инструмента вокруг его оси, чем обеспечивается требуемая скорость резания. Наряду с этим имеет место также медленное винтовое движение подачи, ось которого совпадает с осью детали, а параметр равен параметру нарезаемой резьбы.

Ось инструмента относительно резьбы детали может занимать различные положения. В зависимости от установки оси фрезы относительно обрабатываемой детали различают несколько типов инструментов и соответствующих им способов фрезерования резьбы.

Для нарезания трапецеидальных резьб с крупным шагом, большого диаметра, резьб, пересеченных шпоночными пазами или лысками, и резьб на тонкостенных деталях применяются дисковые резьбовые фрезы. Установка и схема работы дисковой резьбовой фрезы показана на (рис. 2.17, а). Ось дисковой фрезы обычно располагается в плоскости S, перпендикулярной к средней линии впадины резьбы. В проекции на плоскость S ось детали может занимать положение параллельное оси фрезы (рис. 2.17, б) или наклонное (рис. 2.17, е).

В первом случае фреза имеет симметричный профиль, во втором — несимметричный. Фрезы с несимметричным профилем в результате наклона шпинделя можно проектировать с меньшим диаметром, чем фрезы с симметричным профилем, У них создаются различные условия резания на боковых кромках. Меняя угол наклона, можно перераспределять нагрузку на режущих кромках таких фрез. Эти фрезы могут использоваться на станках, имеющих наклонный шпиндель.

Ось фрезы может идти перпендикулярно к оси детали и совпадать с осью симметрии нарезаемой впадины резьбы. Этот случай соответствует фрезерованию крупногабаритных резьб пальцевыми фрезами (рис. 2.17, г), которые не получили распространения в промышленности вследствие их недостаточной жесткости, малой производительности и малой стойкости.

Фрезерование крупногабаритных резьб можно производить также торцевыми фрезами, ось которых при обработке коротких резьб мо-

 

 

Инструменты для нарезания резьбы

 

 

Инструменты для нарезания резьбы

 

 

жет быть перпендикулярна к оси нарезаемой заготовки. При нарезании же длинных резьб, для того чтобы исключить резание при повороте зубьев на 180° от зоны, в которой происходит формирование винтовой канавки, а также обеспечить при относительно небольшом диаметре правильное касание исходной поверхности вращения режущих кромок вокруг оси фрезы и поверхности резьбы без их взаимного внедрения, используют установку оси торцевой фрезы под углом к оси детали (рис. 2.17, д). Наконец, ось фрезы может идти параллельно оси детали. Такая установка оси фрезы соответствует обработке коротких резьб гребенчатыми фрезами. Схема работы гребенчатой фрезы показана на рис. 2.17, е. В процессе обработки фреза и деталь вращаются вокруг своих осей. Кроме того, фреза за один оборот детали перемещается поступательно вдоль ее оси на шаг резьбы. Длина фрезы выполняется несколько больше длины обрабатываемой резьбы, что позволяет вести фрезерование одновременно по всей длине и закончить его за 1,26 оборота заготовки.

Наряду с рассмотренными фрезами внешнего касания используются также фрезы внутреннего касания. Так, для фрезерования длинных резьб используется вихревой метод нарезания дисковыми фрезами внутреннего касания. Фреза представляет собой сборный инструмент, в кольцевом корпусе которого закреплены резцы (рис. 2.17, ж). Вершины резцов при нарезании однозаходной резьбы располагаются в одной плоскости, перпендикулярной к оси инструмента. При быстром вращении фрезы режущие кромки резцов описывают поверхность вращения, которая вводится в соприкосновение с обрабатываемой деталью и при медленном винтовом движении подачи формирует резьбу.

Для фрезерования коротких резьб применяют гребенчатые сборные охватывающие фрезы. На рис. 2.18 показана сборная фреза с круглыми гребенками, подобными гребенкам резьбонарезных головок. Гребенки 4 закрепляются в корпусе 5 звездочками 2, втулкой 1 и винтом 3. Для крепления служит конический хвостовик 6.

При проектировании охватывающих фрез их диаметр, на котором располагаются вершины зубьев, выбирают несколько большим наружного диаметра резьбы. G увеличением разницы диаметров фрезы и детали уменьшается угол контакта зубьев инструмента с заготовкой и соответственно снижается производительность.

Больший угол контакта зубьев фрезы с заготовкой при охватывающем фрезеровании увеличивает число одновременно работающих зубьев, длину зоны контакта режущих кромок инструмента с заготовкой, автоматически обеспечивает дробление стружки, что особенно важно при применении твердосплавного инструмента. Это позволяет выбирать повышенные значения подач на зуб, что приводит к увеличению производительности процесса.

По схемам, аналогичным фрезерованию, производится шлифование резьб однониточными или многониточными кругами.

 

 

Смотрите также