Лабораторные работы по дисциплине технология машиностроения (стр. 14 )

3.3. Нарезание резьбы вращающимися резцами

Сущность метода нарезания резьбы вращающимися резцами заключается в следующем. Заготовка, на которой должна быть обра­зована резьба, закрепляется в па­троне или в центрах станка и вра­щается с небольшим числом обо­ротов (обычно 3—40 об/мин.).  Резец, установленный в специ­альной резцовой головке, враща­ется вместе с ней с большим чис­лом оборотов (обычно 1000—3000 об/мин.).

Ось, вокруг которой враща­ется резец, смещена относитель­но оси вращения детали (рис. 3.15). Поэтому резец периодиче­ски то входит в контакт с заго­товкой, снимая с нее стружку, то выходит из контакта, т. е. процесс резания осуществляется с пере­рывами.

За один полный оборот заго­товки суппорт с резцовой голов­кой перемещается вдоль оси за­готовки на величину, равную ша­гу резьбы.

В зависимости от то­го, как расположена тра­ектория вращения резца относительно оси вращения заготовки, различают два способа нарезания резьбы вращающимися резцами:

способ внутреннего касания (охватывание); в этом случае за­готовка размещается в отверстии резцовой головки и вращается вокруг оси О, а резцовая головка вращается вокруг оси О1 (рис. 3.15, а); способ внешнего касания (огибание); заготовка находится сбоку от резцовой головки (рис. 3.15, б).

При работе способом охватывания резец плавно врезается в за­готовку, длина дуги касания вершины резца и обрабатываемой заго­товки составляет примерно 1/3 дли­ны окружности резьбы, сечение среза постепенно увеличивается от нуля до наибольшего значения и затем плавно уменьшается. Стружка получается растянутой и тонкой, и, несмотря на прерывистую работу, резец почти не испытывает уда­ров — резание протекает плавно.

При работе способом огибания резец соприкасается с заготовкой на сравнительно небольшой длине дуги окружности, стружка получа­ется короткой и толстой, работа происходит с ударами, и на поверх­ности резьбы остаются значительные следы обработки. Так как вто­рой способ оказался менее экономичным, он не получил распространения в заводс­кой практике.

Процесс нарезания ре­зьбы способом внутреннего касания представлен в виде схемы, на рис. 3.16, где винтовая нарезка образует­ся одним резцом.

Деталь имеет наруж­ный диаметр резьбы d2 и внутренний d1. Допустим, что при первом обороте рез­цовой головки резцом сре­зан металл на участке АаС. За время одного полного оборота головки деталь по­вернется в направлении ча­совой стрелки на некоторый угол ц, и точ­ка К2 займет положение точки К1. В начале второго обо­рота резец войдет в контакт с деталью в точке К2 и за полный оборот резцовой головки срежет металл на участке К2bа. При каждом после­дующем обороте головки резец удаляет точно такие же части метал­ла, и за время одного полного оборота детали образуется винто­вая канавка, или виток резьбы.

Длина дуги bа измеряется в миллиметрах по длине окружности детали. Эта величина обозначается sz и называется круговой подачей на один резец. Величина круговой подачи оказывает влияние на ка­чество резьбы. При подаче детали sz>l мм/резец, особенно при обра­ботке способом огибания, когда следы движения резца на поверхнос­ти детали имеют вогнутую форму, огранка становится заметной на глаз. При подачах детали sz = 0,6—0,8 мм/резец и работе способом охватывания огранка становится незаметной невооруженным глазом и на качество резьбы практически не влияет.

Зная круговую подачу, которая выбирается в зависимости от ме­ханических свойств металла, можно определить число оборотов нарезаемой детали nд из следую­щего уравнения:

nд = мм,

где d — наружный диаметр резьбы детали, в мм;

  nр — число оборотов в минуту резцовой головки;

  z — число резцов в головке.

Число оборотов резцовой головки подсчитывается по следую­щей формуле:

  nр = мм,

где v — окружная скорость резцов в головке, в м/мин;

  D — диаметр, на котором расположены резцы в го­ловке, в мм.

Продольная подача определяется величиной перемещения рез­цовой головки (в миллиметрах) в осевом на­правлении за один оборот детали. Она равна шагу резьбы.

Производительность процесса нарезания и качество резьбы в значительной степени зависят от отношения диаметра вращения вер­шины резцов D и диаметра детали d.

При данной скорости резания число оборотов резцовой головки nр будет тем больше, чем меньше диаметр D1. Следовательно, при данной величине круговой подачи sz увеличение числа оборотов рез­цовой головки означает и увеличение числа оборотов детали, т. е. повышение производительности.

Практикой установлено, что для нарезания наружных треуголь­ных резьб целесообразно принимать = 1,4—1,6. При диаметре D < 1,4d увеличивается дуга касания резца и детали, вследствие чего резец не успевает охладиться и его стойкость уменьшается.

Вращающимися резцами нарезают как наружные, так и внутрен­ние резьбы (рис.3.17). При нарезании внутренних резьб нормальные условия работы достига­ются при = 0,5—0,55 и при диаметре отверстия  d ≥ 45—50 мм. Резьбу нарезают на токарно-винторезных, резьбонарезных и резьбофрезерных станках с помощью приспособле­ний.

Для нарезания внутренних резьб применяют специальную оправ­ку, конический хвостовик которой вставляют в отверстие шпинделя резьбонарезного при­способления и закрепляют при помощи шайбы 5 и винта 6 (рис. 3.18). Для обеспечения равно­мерности хода приспо­собления на оправку 4 насаживают махо­вик 3, закрепляемый гайкой 2. Твердосплавной резец 1 встав­ляют в гнездо на передней час­ти оправ­ки и закрепляют торцовым или бо­ковым винтом.

При нарезании наружной резьбы на стальных дета скорость ре­зания составляет от 150 до 300 м/мин, а на бронзовых — до 500—600 м/мин. Охлаждение не при­меняется. Круговая подача sz = 0,3— 0,8 мм/резец. Резьбы с шагом до 6 мм нарезаются за один проход. Точ­ность резьбы — 2—3-й классы, а шероховатость поверхности — 5—6-й классы.

3.4. Фрезерование резьбы

Фрезерование наружной и внутренней резьб осуществляется в основном дисковыми и групповыми фрезами.

Дисковые резьбовые фрезы применяют для нарезания длинных наружных и внутренних трапецеидальных резьб диаметром от 10 до 82 мм с шагом 2—12 мм. Резьбу обрабатывают за два прохода — черновой и чистовой — фреза­ми.

Схема фрезерования наружной резьбы дисковой фрезой на универсально-фрезерном станке приведена на рис. 3.19. Фрезу устанав­ливают относительно заготовки под углом щ, равным углу подъема винтовой линии резьбы. В процессе работы фреза совершает вращатель­ное движение, а заготовка — вращательное и поступательное.

Длинные наружные резьбы можно фрезе­ровать дисковыми фрезами на универсальном резьбофрезерном станке.

Для нарезания коротких метрических на­ружных и внутренних резьб с шагом от 0,75 до 6 мм используют групповые (гребенчатые) резьбовые фрезы. Эти фрезы имеют такой же профиль, как и нарезаемая резьба, но их зубья расположены не по винтовой линии, а по кольцевым поверхностям, перпендикулярным оси фрезы. По наружному цилиндру фреза прорезана продольными канавками, число которых выбирается в зависимости от диаметра фрезы.

Групповые резьбовые фрезы относятся к типу фрез с затылован­ной формой зубьев. Задний угол на вершине зуба б = 8—10°, перед­ний г = 0. Длина режущей части фрезы делается больше длины наре­заемой резьбы на 2— 3 нитки.

Схема фрезерования наружной и внутренней резьб групповыми фрезами приведена на рис. 3.20. Фреза и обрабатываемая деталь получают вращательное движение. Кроме того, фреза медленно пере­мещается вдоль оси — за один оборот детали передвигается на шаг резьбы и в поперечном направлении — на полную глубину резьбы. Когда фреза врезается в деталь на полную глубину резьбы, попе­речное перемещение ее автоматически выключается. Для нарезания резьбы на всей заданной длине детали достаточно сделать один обо­рот. Но если учесть подвод, врезание и отвод фрезы, то весь цикл на­резания резьбы осуществляется за 11/4 оборота детали.

Фрезерование резьбы производится со встречной подачей, поэто­му при нарезании наружной резьбы (рис. 3.20, а) фреза и деталь вра­щаются в одну сторону, а при обработке внутренней — в противо­положные.

При нарезании внутренней резьбы (рис. 3.20, б) диа­метр фрезы должен быть примерно вдвое меньше внут­реннего диаметра резьбы.

Групповыми фрезами можно нарезать конические и многозаход­ные резьбы, а также некоторые типы специ­альных резьб на резьбона­резных станках моделей 5М5Б62 и 561.

Наибольший диаметр фрезеруемой на станке мод. 5М5Б62 резь­бы: наружной — 100 мм и внутренней — 80 мм; наибольшая длина — 75 мм и шаг — 6 мм.

Станок мод. 561 предназначен для нарезания длинных резьб (до 1500 мм). В условиях мелкосерийного про­изводства на станках мод. 561 можно обрабатывать групповыми фрезами и короткие резьбы.