Способы нарезания резьбы

 Рис. 7. Обработка резьбы накатыванием (1 - заготовка; 2 — ролик; 3 — накатник). 
  

                 Обработка резьбы гребенчатыми резьбовыми фрезами.

 Этот  способ образования резьбы применяют  на резьбофрезерных станках для  нарезания коротких наружных  и внутренних резьб. Нарезание резьбы полного профиля на всей требующейся длине производится за 1 — 1/4 оборота заготовки, что наряду с отсутствием обратных ходов обеспечивает увеличение производительности в несколько раз по сравнению с обычным нарезанием резьбы резцами. Фрезы изготовляют из стали Р6М5 или Р18 право- и леворежущими с коническим хвостовиком и насадными. 
  

                         Обработка дисковыми резьбовыми фрезами.

Этот  способ образования резьбы применяют  на специальных резьбофрезерных  станках для предварительного нарезания трепецеидальных наружных резьб с крупным шагом. В зависимости от профиля нарезаемой резьбы фрезы могут иметь симметричный или несимметричный профили. После фрезерования такой резьбы ее окончательную обработку выполняют профильным шлифовальным кругом на специальных резьбо- или червячно-шлифовальных станках. 
  

                                      Резьбонарезные станки

 Станки  повышенной точности для нарезания  резьбы применяют в инструментальной  и приборостроительной промышленности  при изготовлении винтов микрометров,  резьбовых калибров, длинных метчиков, а также в электротехнической  и авиационной промыш¬ленности при производстве высокопрочного крепежа. 
   При настройке подач в этих станках используют в основном сменные зубчатые колеса в сочетании с ходовым винтом и гайкой. Зубчатые колеса цепи подач и ходовой винт имеют наивысшую точность.  
   Изготавливают резьбонарезные станки либо с коррекционной линейкой, либо без нее. Точности резьб, нарезанных на станках с коррекционной линейкой, отличаются следующими показателями: накопленная погрешность шага резьбы не превышает 0,003 мм на длине 50 мм, 0,004 мм — на длине 150 мм и 0,005 мм — на длине 300 мм. Эти погрешности меньше, чем у резьб, нарезанных на станках без коррекционных устройств, в 3—4 раза.  
   Точность шага резьб, нарезанных на станках с коррекционной линейкой, обеспечивается добавочным вращением гайки ходового винта, в результате чего суппорт получает соответствующие дополнительные перемещения. Равномерное добавочное вращение гайки ходового винта может быть осуществлено от прямой коррекционной линейки при установке ее под определенным углом, этим достигается:  
- увеличение или уменьшение шага нарезаемой резьбы на определенную величину (в определенном отношении) для компенсирования деформации резьбы при термической обработке;  
- компенсация влияния отклонения температуры помещения, в котором установлен резьбонарезной станок, от нормальной температуры (20 °С) на величину шага нарезаемой резьбы;  
- компенсация накопленной ошибки шага резьбы винта;  
- компенсация влияния различия коэффициентов линейного расширения материалов обрабатываемой заготовки и ходового винта на величину шага нарезаемой резьбы.  
   Измерив погрешности отдельных шагов резьбы ходового винта и соответственно построив профиль коррекционной линейки, можно сообщать гайке ходового винта такие дополнительные повороты, которые компенсируют погрешности шагов его резьбы. 
   В качестве примера на рис. 9 представлена кинематическая схема прецизионного винторезного полуавтомата мод. 103. На станке нарезают наружные и внутренние резьбы повышенной точности. Конструкция станка обеспечивает нарезание резьб до упора, а также конических и многозаходных резьб. Диаметр нарезаемых резьб составляет 5...30 мм, шаг нарезаемых резьб: метрических — от 0,25 до 5 мм, дюймовых — от 5 до 24 ниток на 1". Станок имеет высоту центров 100 мм, наибольшее расстояние между центрами 300 мм. В качестве режущего инструмента при нарезании наружных резьб используют фасонные дисковые резцы, а при нарезании внутренних резьб — специальные резцы или гребенки. После того как резьба нарезана на заданную глубину, резец проходит установленное настройкой счетного реле число зачистных проходов. По завершению цикла обработки загорается сигнальная лампочка и станок автоматически останавливается. 
   Подвод резца к заготовке — рабочий ход — отвод резца — быстрый обратный ход обеспечивает электрическая схема полуавтомата. Конструктивно станок состоит из станины с тумбой, передней бабки, редуктора, суппорта, гитары подач, резцедержателя, коррекционной линейки, системы охлаждения и электрооборудования. Для нарезания многозаходных резьб, нарезания резьб до упора и шлифования центров станок оснащают соответствующими приспособлениями.  
   Привод главного движения обеспечивает электродвигатель, который через двухступенчатую клиноременную передачу, редуктор со сменными зубчатыми колесами и плоскоременную передачу передает крутящий момент на шпиндель станка, разгруженный от натяжения ремня.  
   Бронзовая втулка с наружным конусом запрессованная на передней цилиндрической шейке шпинделя вращается вместе со шпинделем в стальном вкладыше передней опоры. Задний конец шпинделя опирается на два радиально-упорных шарикоподшипника повышенной точности с постоянным натягом, который осуществляется пружинами.  
   В конусном отверстии шпинделя может быть установлена цанга или планшайба. Вращение при рабочем ходе передается на шпиндель через цилиндрические зубчатые колеса 7 и 2 (см. рис. 9), сменные колеса awe, конические колеса 3 и 4 редуктора, а при обратном ходе — через зубчатые колеса 3 и 4.

 Рис. 9. Кинематическая схема прецизионного  винторезного автомата мод. 103: 
   M1, М2 — муфты обгона; I — вал; 1, 2 — цилиндрические зубчатые колеса; 3, 4 — конические колеса; a, b — сменные колеса; с, d, e,f— колеса гитары Направление вращения шпинделя изменяют путем реверсирования приводного электродвигателя. 
   Вал I, на котором установлено коническое зубчатое колесо 3, концами соединен с внутренними кольцами муфт обгона М, и М2. Муфта М, при рабочем ходе проскальзывает, а вращение передается шпинделю через сменные колеса а/в и обгонную муфту М2. Для быстрого обратного хода ролики муфты М, при реверсировании электродвигателя заклинятся и муфта начнет передавать вращение шпинделю непосредственно через конические колеса 3 и 4; в этот период цикла будет проскальзывать муфта обгона М2. 
При настройке станка на нарезание левой резьбы изменяют направление рабочего в обратного (холостого) ходов, для чего в гитару подач c/d • e/f вводят паразитное колесо и производят переключение в цепи электромагнита, который отводит резец. Примером специальных резьбонарезных станков может служить станок мод. С-02М, который предназначен для нарезания мелких резьб на метчиках и калибрах, что является весьма сложной и ответственной операцией (рис. 10).

 Рис. 10. Кинематическая схема резьбонарезного станка мод. С-102М: 1, 7 — шкивы; 2 — ходовой винт; 3 — промежуточный валик; 4, 12 — кулачковые муф¬ты; 5 — поводковая бабка; 6 — шпиндель поводковой бабки; 8 — передняя баб¬ка; 9— заготовка; 10— задняя бабка; 11 — рукоятка 
   От двухступенчатого шкива 1 закрепленного на валу электродвигателя, вращение передается круглым ремнем шкиву 7 (см. рис. 10), закрепленному на шпинделе 6 поводковой бабки 5, со единенной промежуточным валиком 3 со шпинделем предней бабки 8. Перестановкой ремня поводковому шпинделю 6 можно сообщить частоту вращения 17,5 или 35 с-1. Поводковая бабка предохраняет от вибрации и действия силы натяжения ремня шпиндель станка, с закрепленной в нем заготовкой метчика. Тем самым обеспечиваются точность и шероховатость поверхности нарезаемых резьб. Поводковый шпиндель 6 вращается в радиально-упорных шарикоподшипниках. 
   Переднюю бабку 8 (см. рис. 10) крепят на направляющих станины с помощью зажима, аналогичного зажиму поводковой бабки 5. С другого конца заготовка подпирается центром задней бабки 10. Пиноль задней бабки поджимает пружина, сила которой зависит от расстояния заднего центра от заготовки. Ходовой винт 2 через кулачковую муфту 4 соединен со сменными колесами. При настройке станка положение резца по отношению к длине рабочей части нарезаемого инструмента устанавливают рукояткой 11, при этом необходимо выключить кулачковую муфту 4 и включить муфту 12. После завершения рабочего прохода резец автоматически отходит от заготовки, возвращается в исходное положение и подходит к заготовке на ранее установленную глубину. Для получения геометрически правильной резьбы по всей длине после нарезания производят три-четыре зачистных проходов без подачи на глубину.  
  

                                            Резьбофрезерные станки 
   В качестве примера ниже рассмотрены конструктивные особенности резьбофрезерного полуавтомата мод. 5Б63, который предназначен для нарезания коротких наружных и внутренних резьб гребенчатыми резьбовыми фрезами. 
   Технические характеристики станка мод. 5Б63

   Полуавтомат  состоит из следующих основных  узлов (рис. 11): бабки станка Б,  закрепленной на станине С  слева, фрезерной головки Ф  со шпинделем V, которая перемещается  вместе с кареткой КР по  станине вдоль оси и по каретке  в поперечном направлении. Двигатель Ml связан цепью главного движения со шпинделем фрезы V.  
   Винторезную цепь согласования образуют: шпиндель XI заготовки, реверсирующий механизм Z = 55/32, 32/43, передача Z= 22/37, муфта М,, копир К1 продольного перемещения.  
   При настройке на направление получаемой резьбы (правая—левая) переключают колесо Z=43 на валу XIII при настройке на шаг меняют копир К1. 
   Кулачок К2 поперечного перемещения (на оси XVII) вращается синхронно с копиром К1; они связаны передачами Z= 37/46, 49/37 и Z= 49/49. Преодолевая силу пружины П2 кулачок К2 через рычаг толкает гайку вместе с винтом, имеющим шаг р = 5 мм, салазками и фрезерной головкой.  
   В течение цикла копиры совершают ровно один оборот и останавливаются при размыкании муфты М, электромагнитом ЭМ. За один оборот копира заготовка поворачивается на 1,31 оборота, при этом 0,31 оборота занимает врезание и вывод фрезы из резьбы. Ус¬тановочное движение в радиальном направлении производят махо¬виком Р через колесо Z- 2Ъ/46 и винт, при неподвижной гайке.  
   Зубчатые колеса Z- 23 и Z= 77 на валах I и XI служат для привода насосов. Конструктивно каретка станка состоит из корпуса 10 и поперечных салазок 5 с направляющими скольжения (рис. 12). Средние призматические и крайние плоские направляющие обеспечивают продольное движение каретки. От опрокидывания ее удерживают планки 9 и 12. Опоры продольного ходового винта 21 закре¬плены на станине. Планкой 19 каретка прижата к корпусу плавающей ходовой гайки 20 пружиной 22, сила натяжения которой регулируется резьбовой втулкой 23. Такая конструкция позволяет перемещать каретку как ходовым винтом, так копиром продольной подачи.

 Рис. 11. Кинематическая схема резьбонарезного полуавтомата мод. 5Б63

 Рис. 12. Конструкция каретки полуавтомата  мод. 5Б63: 1 — маховик; 2 — вал; 3, 11 —  зубчатые колеса; 4, 16 — корпус; 5 —  салазки; 6, 7, 20 — гайки; 8, 21 — винт; 9, 12, 17, 19 — планки; 10 — корпус; 13 — опора скольжения; 14 — ось; 15 — поперечный копир; 18 — клин; 22 — пружина; 23 — втулка; 24 — ролик; 25 — рычаг. 
   По комбинированным направляющим двигаются поперечные салазки. Левая направляющая имеет форму половины ласточкиного хвоста, правая — широкая прямоугольная. Зазор в горизонтальной плоскости регулируют клином 18. В средней части поперечных салазок имеется дополнительная направляющая в форме ласточкино¬го хвоста малого размера. Она схватывается корпусом 16 поперечной гайки 6 и зажимной планкой 17. При зажатой планке /7 гайка 6 соединена с поперечными салазками, как и корпус 4 поперечного винта 8. Поперечный копир 15 с опорой скольжения 13 на оси 14 при вращении толкает через рычаг 25 с роликом 24 корпус 16 гайки 3 вместе с поперечными салазками 5 и винтом 8. При этом происходит врезание или отвод фрезы. При наладке отжимают планку 77, разъединяя гайку и поперечные салазки, и маховиком 1 через шлицевой вал 2, зубчатые колеса 3 и 11 вращают винт 8, осуществляя поперечное установочное перемещение салазок. Зазор в поперечной передаче винт—гайка регулируется подтягиванием дополнительной гайки 7. 
  

                                        Резьбошлифовальные станки 
   Резьбошлифовальные станки широко применяют в производстве для получения точных резьб. На этих станках шлифуют резьбу метчиков, резьбовых калибров, накатных роликов, резьбовых фрез и др. Применяют три метода шлифования резьб (рис. 13): однониточным, многониточным цилиндрическим и многониточным коническим кругом.  
   Шлифование резьб однониточным кругом (рис. 13, а) применяют в тех случаях, когда требуется высокая точность: накопленная погрешность по шагу на длине 25 мм не должна превышать 0,0025 мм, на длине 200 мм — 0,005 мм. 
   Резьбу шлифуют при перемещении стола с заготовкой относительно шлифовального круга. При этом методе шлифовать можно: за один проход в одну сторону с отводом шлифовального круга при обратном быстром движении; за один проход в обе стороны (при шлифовании первой заготовки — от переднего центра, второй заготовки — от заднего центра); за несколько проходов одной заготовки в обе стороны.

 Рис. 13. Методы шлифования резьбы шлифовальными кругами: а — однониточным; б — многониточным цилиндрическим; в — многониточным коническим; 1 — однониточный; 2 — многониточный цилиндрический; 3 — многониточный конический; 
   Шлифование резьбы многониточным цилиндрическим кругом (рис. 13, б) применяют в том случае, когда к поверхности резьбы предъявляют высокие требования по параметру шероховатости поверхности, а точность возможна меньшая, чем в первом случае. Этот метод целесообразно применять для шлифования коротких резьб, причем длина круга должна быть несколько больше длины шлифуемой резьбы. Вначале производят врезание круга на всю высоту профиля резьбы при медленном вращении и продольном пере¬мещении заготовки. Резьба после врезания шлифуется за один полный оборот детали при перемещении стола с заготовкой на длину одного шага резьбы. 
   Для шлифования резьбы этим методом требуется всего 4/3—3/2 оборота детали. Резьбы мелкого шага шлифуют без предварительного нарезания с одного прохода. Резьбы более крупных шагов (2 мм и более) шлифуют за два и более оборотов детали с периодической поперечной подачей.  
   Ось многониточного шлифовального круга устанавливают параллельно оси детали, поэтому при шлифовании резьб крупных профилей или с большим углом подъема ниток будет происходить «разбивка» профиля резьбы. Обеспечить высокую точность таких резьб данным методом трудно.  
   Шлифование резьбы многониточным коническим кругом (рис. 13, в) рекомендуется при шлифовании длинных резьб, точность которых не ниже 7-го квалитета. Шлифование в этом случае ведется так же, как и однониточным кругом с продольной подачей. Припуск равномерно распределяется между нитками круга. Шлифуют на полную глубину резьбы. 
   Для резьбошлифовальных станков характерны низкая окружная скорость нарезаемой заготовки и сравнительно небольшая частота вращения, с-1, шпинделя изделия. Вращение шпинделю передается через механический вариатор, от гидро- или электродвигателя постоянного тока, которые позволяют изменять скорость вращения заготовки бесступенчато. Шлифовальный круг получает вращение от индивидуального электродвигателя.  
   Резьбошлифовальные станки принято различать: 
   1) по средствам настройки для получения заданного шага резьбы. Для получения заданного шага резьбы стол с деталью получает продольное перемещение, которое может осуществляться при помощи ходового винта (постоянного) и сменных зубчатых колес, сменных ходовых винтов, сменных копиров (без ходового винта) и специальных линеек (без ходового винта); 
   2) по способу установки на угол подъема винтовой линии (рис. 14). Для получения точного профиля резьбы, шлифуемой однониточным кругом, плоскость круга должна быть совмещена с винтовой линией резьбы; это достигается поворотом стола с заготовкой (рис. 6.14, а), а также поворотом всей шлифовальной бабки (рис. 14, б) или корпуса шлифовального шпинделя; 
   3) по движению при затыловании (рис. 15). При шлифовании затылованных профилей на резьбошлифовальных станках деталь или шлифовальный круг получает в процессе шлифования поперечное перемещение; это движение может создаваться: качанием стола с заготовкой вокруг оси, параллельной оси заготовки (рис. 15, а), поперечным возвратно-поступательным движением шлифовальной бабки (рис. 15, б), качанием шлифовальной бабки вокруг оси, параллельной оси заготовки (рис. 15, в), поворотом гильзы, имеющей эксцентриситет шлифовальной головки (рис. 15, г), смещением центра задней бабки (рис. 15, д).

 Рис. 14. Установка на угол подъема  винтовой линии: а — поворотом  стола; б — поворотом всей шлифовальной бабки; 1 — поворотный стол; 2 — неповоротная шлифовальная бабка; 3 — поворотная шлифовальная бабка; 4 — стол неповоротный

 Рис. 15. Схемы движений при затыловании: а — качания стола с заготовкой вокруг оси, параллельной оси заготовки; б — поперечное возвратно-поступатель¬ное шлифовальной бабки; в — качание шлифовальной бабки вокруг оси, парал¬лельной оси заготовки; г — поворот гильзы шлифовальной головки; д — смеще¬ние центра задней бабки 
   Сравнивая два варианта шлифования — с качающейся вокруг оси шлифовальной бабкой (рис. 15, в) и с качающимся столом (рис. 15, а), нужно отметить, что первый вариант применим для станков со столом любой длины, тогда как второй вариант применим лишь при небольшой длине стола.  
   Резьбошлифовальные станки, в которых продольное перемещение стола с заготовкой осуществляется при помощи ходового винта и сменных зубчатых колес, имеют коррекционное устройство. Настройкой этого устройства компенсируется влияние температуры на величину шага шлифуемой резьбы и накопленная ошибка ходового винта.  
 
 
 
 

Заключение

    В данной теме контрольной работы были рассмотреныгруппы резьбообрабатывающих станков, группа металлорежущих станков для образования резьб на различных заготовках. Различают резьбообрабатывающие станки: токарно-винторезные, резьбофрезерные, резьбошлифовальные, гайко-, болто-, трубо- и муфтонарезные. Образование резьб может производиться также на сверлильных, расточных и накатных станках.

    Способы резьбообрабатывания, применяемый  при этом резьбонарезной инструмент и резьбообрабатывающие станки весьма разнообразны.  
Образование резьбы способами нарезания и фрезерования производят: для наружной резьбы — резьбовыми резцами, винторезными головками, гребенчатыми и дисковыми резьбовыми фрезами, круглыми плашками; для внутренней резьбы — резцами, метчиками и гребенчатыми фрезами. Вихревые головки используют при нарезании одно- и многозаходных винтов и червяков в условиях крупносерийного производства.  
Способ накатывания наружных резьб плоскими плашками применяют на резьбонакатных станках и резьбонакатных автоматах.  
Способ накатывания резьбы накатными роликами используют для образования метрических резьб диаметром 3...68 мм с шагом! р = 0,5...6,0 мм.  
Затылование фрез (червячных, дисковых, фасонных), а также нарезание метрических, дюймовых и модульных резьб часто выполняют на токарно-затыловочных станках. В тех случаях, когда к поверхностям резьб предъявляют повышенные требования по точности последние подвергают шлифованию (например: резьбы ходовых винтов, червяков, метчиков и др.). Сведения о возможной точности