Нарезание резьбы

2.8 Круглая резьба

Круглая резьба стандартизована. Профиль круглой резьбы образован дугами, связанными между собой участками прямой линии. Угол между сторонами профиля α = 30° (см. табл.1.2.1). Резьба применяется ограниченно: для водопроводной арматуры, в отдельных случаях для крюков подъемных кранов, а также в условиях воздействия агрессивной среды.

2.9 Прямоугольная резьба

Прямоугольная резьба (см. табл.1.2.1) не стандартизована, так как наряду с преимуществами, заключающимися в более высоком коэффициенте полезного действия, чем у трапецеидальной резьбы, она менее прочна и сложнее в производстве. Применяется при изготовлении винтов, домкратов и ходовых винтов.

Резьбовые резцы и гребенки

Резьбовые резцы применяются для нарезания всех видов резьб и обладают следующими достоинствами: простотой конструкции, технологичностью и универсальностью. Последнее достоинство заключается в том, что одним и тем же резцом можно нарезать на цилиндрической и конической поверхностях наружную и внутреннюю резьбы различного диаметра и шага.

Резьбовые резцы работают по методу копирования, поэтому профиль их режущих кромок должен соответствовать профилю впадины нарезаемой резьбы. С целью повышения производительности иногда используется также генераторная схема резания.

Удаление припуска в процессе резьбонарезания производится в условиях несвободного резания при большой степени деформации снимаемого материала. При этом формирование резьбы осуществляется, как правило, за несколько проходов при малых сечениях срезаемой стружки. В связи с этим производительность процесса резьбонарезания низка, поэтому резьбовые резцы в основном применяются в единичном и мелкосерийном производствах.

Являясь фасонным инструментом, резьбовые резцы могут быть трех типов: стержневые, призматические и круглые.

На рис. 1 представлены типовые конструкции резьбовых резцов стержневого типа:

· цельный из быстрорежущей стали; с напайной твердосплавной пластиной;

· с механическим креплением твердосплавной пластины специальной формы, применяемой для нарезания наружной и внутренней резьб.

Рис. 1. Типы стержневых резьбовых резцов:

а - из быстрорежущей стали; б - с напайной твердосплавной пластиной; в - с механическим креплением твердосплавной пластины.

При многопроходном нарезании остроугольной резьбы резцами образование профиля резьбы может осуществляться по трем схемам (рис. 2): а) профильной - с радиальной подачей резца; б) генераторной - с подачей резца под углом к оси заготовки; в) комбинированной, состоящей из подачи под углом при черновой обработке и радиальной подачи - при чистовой (окончательной) обработке.

Достоинством генераторной схемы является увеличение толщины срезаемого слоя за один проход в 2 раза, что обеспечивает соответствующее сокращение проходов. Правая кромка в этом случае работает как вспомогательная кромка, оставляя ступеньки на обработанной поверхности. Этот недостаток позволяет исправить применение комбинированной схемы.

Рис. 2. Схемы резания, применяемые при нарезании резьбы:

а - профильная; б - генераторная;  
в - комбинированная; г - для нарезания трапецеидальной резьбы

При нарезании резьб с глубоким профилем, например трапецеидальных, формирование резьбы на предварительных операциях осуществляют резцами с разным профилем режущих кромок, как показано на рис. 2, г.

Стержневые резцы обычно имеют небольшой запас на переточку и их установка относительно заготовки связана с определенными трудностями, которые не возникают при использовании фасонных призматических и круглых резьбонарезных резцов.

Гребенки (рис. 3) - это многониточные фасонные резцы, которые могут быть стержневыми, призматическими, круглыми. Их используют главным образом для нарезания крепежных резьб с мелким шагом, т.е. резьб с небольшой высотой профиля.

Как показано на рис. 3 г, режущая часть гребенок состоит из заборной части длиной l1 заточенной под углом φ к оси и калибрующей части l2

где Р - шаг резьбы.

Рис. 3. Резьбонарезные гребенки:

а - стержневая с механическим креплением твердосплавной пластины; 
б - призматическая; в - круглая; г - рабочая часть гребенки

В начале рабочего хода гребенка имеет радиальную подачу на врезание и затем перемещается вдоль оси вращающейся заготовки с подачей на один оборот, равной шагу.

Резьбонарезные фрезы

В практике машиностроения применяются следующие основные виды резьбонарезных фрез:

- гребенчатые,

- дисковые,

- головки для вихревого  нарезания резьбы.

Применение фрезерования вместо точения при нарезании наружной и внутренней резьб обеспечивает значительное повышение производительности за счет:

1) использования многозубого  инструмента с большой суммарной  активной длиной режущих кромок, одновременно снимающих стружку (гребенчатые фрезы);

2) увеличения толщины  среза на один зуб (дисковые  фрезы);

3) увеличения скорости  резания за счет оснащения  резцов твердым сплавом (головки  для вихревого нарезания резьбы).

Гребенчатые фрезы (рис.4) применяются для нарезания остроугольных наружных и внутренних резьб с мелким шагом на цилиндрических и конических поверхностях заготовок. По сути, они представляют собой набор дисковых фрез, выполненных за одно целое на одном корпусе с профилем зубьев, соответствующим профилю резьбы. Для образования зубьев вдоль оси фрезы прорезаны либо прямые, либо винтовые стружечные канавки.

	а)
	б)
в)

 

Рис. 4. Гребенчатые резьбонарезные фрезы:

а - цилиндрическая насадная; б - цилиндрическая концевая; в - для нарезания конических резьб.

Недостатком гребенчатых фрез является искажение угла профиля нарезаемой резьбы из-за несовпадения траектории точек режущих кромок фрезы с кривой резьбы, получаемой в сечении, перпендикулярном к оси заготовки.

Дисковые фрезы нашли применение при нарезании резьб больших глубин, диаметров и длины. Например, их часто используют при нарезании резьб червяков, ходовых винтов и т.п..

Рис.5 Схема установки дисковой фрезы относительно заготовки

При нарезании резьбы ось оправки дисковой фрезы устанавливается под углом τ к оси заготовки, равным углу подъема резьбы на ее среднем диаметре (рис.5). Фреза совершает вращательное движение, а заготовка - вращательное и поступательное движения вдоль своей оси с подачей на один оборот, равный шагу резьбы.

Метчики

Метчики широко используются в машиностроении для нарезания резьбы в отверстиях заготовок и весьма разнообразны по конструкциям и геометрическим параметрам.

Метчик - это винт, превращенный в инструмент путем прорезания стружечных канавок и создания на режущих зубьях передних, задних и других углов. Для крепления на станке или в воротке он снабжен хвостовиком. Режущая часть метчика изготавливается чаще всего из быстрорежущей стали, реже из твердого сплава.

Условия резания при снятии стружки метчиком очень тяжелые из-за несвободного резания, больших сил резания и трения, а также затрудненных условий удаления стружки.

Достоинствами метчиков являются: простота и технологичность конструкции, возможность нарезания резьбы за счет самоподачи, высокая точность резьбы, определяемая точностью изготовления метчиков.

По конструкции и применению метчики делят на следующие типы:

1) ручные (слесарные) - с ручным  приводом, изготавливаются комплектами  из двух или трех номеров;

2) машинно-ручные одинарные  или в комплекте из двух  номеров -с ручным или станочным  приводом;

3) машинные одинарные - со  станочным приводом;

4) гаечные - для нарезания  резьбы в гайках на специальных  станках;

5) плашечные - для нарезания  и, соответственно, калибрования резьбы  в резьбонарезных плашках;

6) специальные - для нарезания  резьб различных профилей: трапецеидальных, круглых, упорных и т.д., а также  сборные регулируемые, метчики-протяжки, конические метчики и др.

Основными частями метчика (рис. 6) являются: режущая (заборная) и калибрующая части, стружечные канавки, число перьев и зубьев, хвостовик с элементами крепления.

а)

б)

 

Рис. 6. Метчики: а - основные элементы метчика; б – фотография метчика.

Режущая часть метчика выполняет основную работу по срезанию припуска, формированию профиля нарезаемой резьбы и удалению стружки из зоны резания. Она определяет точность резьбы и стойкость метчиков.

Плашки

Резьбонарезная плашка - это гайка, превращенная в режущий инструмент путем сверления стружечных отверстий и формирования на зубьях режущих перьев передних и задних углов.

Плашки применяют для нарезания наружных резьб на болтах, винтах, шпильках и других крепежных деталях. По форме наружной поверхности плашки бывают: круглые, квадратные, шестигранные, трубные. Для слесарных работ они делаются разрезными и зажимаются в воротках.

Самое широкое применение нашли плашки круглые, как наиболее технологичные и простые в эксплуатации. Они изготавливаются из калиброванных прутков быстрорежущей стали на токарных прутковых станках-автоматах.

На рис. 7 показана конструкция круглой плашки и ее основные конструктивные и геометрические параметры. Конструктивные параметры: наружный диаметр плашки D толщина В, диаметры стружечных отверстий dc и окружности их центров dц , ширина просвета с,ширина пера b, минимальная толщина стенки е. Геометрические параметры плашки: передний угол γ, задний угол α и угол заборного конуса φ. На наружной поверхности плашки имеются 3 или 4 конических углубления с углом при вершине 90° для крепления в воротке или кольце. На этой же поверхности плашек выполнен трапециевидный паз с углом 60°, образующий перемычку толщиной т = 0,4...1,5 мм, которую после двух-трех переточек плашки разрезают.