Резец для нарезания наружной резьбы

Наиболее распространенным способом нарезания резьбы на токарно-винторезных станках является нарезание резьбовыми резцами.

Конструкция резцов для нарезания резьбы. Профиль режущей части резца должен соответствовать профилю резьбы. Угол режущей части для метрической резьбы должен быть 60°, для дюймовой и трубной резьб – 55°. Чтобы избежать при нарезании резьбы искажения ее профиля, резьбовые резцы затачивают по передней поверхности с передним углом у = 0° и устанавливают вершину резца на высоте линии центров станка; на резцах для черновых проходов передний угол равен от 5 до 25° в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала; задний угол на боковых поверхностях резца – от 5 до 10°.

Типы резцов

Различают резьбовые резцы для нарезания наружной резьбы (рис. 215, а) и резцы для нарезания внутренней резьбы (рис. 215, б). Те и другие могут быть цельными или вставными. Головка резьбового резца для внутренней резьбы должна быть

Рис. 215. Резцы для нарезания треугольной резьбы: а – наружной, б – внутренней

перпендикулярна оси стержня резца. Длина и сечение стержня зависят от диаметра отверстия.

Токарь-новатор В. К. Семинский для нарезания внутренних резьб применяет специальные резьбовые резцы. У этих резцов (рис. 216) головка повернута относительно стержня путем

Рис. 216. Резьбовой резец для нарезания внутренней резьбы конструкции В. К. Семинского

скручивания державки на 45°. Это придает резцу повышенную жесткость и обеспечивает более спокойную работу по сравнению с обычным резьбовым резцом (рис. 215, б).

Чистовой проход

Для чистовых проходов при нарезании резьб иногда применяют пружинящие державки и пружинящие резцы, позволяющие получать чистую и гладкую резьбу. Такой резец, встречая на своем пути более твердую часть металла, слегка отжимается и не портит резьбы.

Рис. 217. Пружинящая державка с резьбовым резцом

На рис. 217 показана пружинящая державка 1. Болт 2 служит для крепления вставного резьбового резца 3 в державке. Особенность этой державки в том, что она может работать и как пружинящая, и как жесткая. Это достигается при помощи винта 4: когда винт затянут, державка работает как жесткая; когда вин г отпущен, она работает как пружинящая.

Черновое нарезание производят резцом, закрепленным в жесткой державке, а чистовое – резцом, закрепленным в пружинящей державке.

Рис. 218. Установка резьбового резца: а – правильная, б – неправильная

Установка резца

Устанавливают резьбовой резец точно на высоте центров, иначе профиль резьбы получится неправильным. Кроме того, средняя линия профиля резца должна быть перпендикулярна к оси детали (рис. 218, а).

Эти требования остаются в силе при нарезании не только наружных, но и внутренних резьб. Если пренебречь этими требованиями, то профиль резьбы окажется повернутым в сторону (несимметричным), как показано на рис. 218, б.

Резьбовой резец устанавливают при помощи шаблона, как показано на рис. 219 (при нарезании наружной резьбы) и на рис. 220 (при нарезании внутренней резьбы).

Правильность установки

Правильность установки резьбового резца по шаблону проверяют так: прикладывают шаблон к цилиндрической

поверхности детали в горизонтальной плоскости точно на высоте оси детали, затем вводят резец в вырез шаблона и на просвет определяют, есть ли зазор между его режущими кромками и вырезом. Если зазор имеется, то перестановкой резца его устраняют, после чего резец прочно закрепляют в резцовой головке. При установке резца для нарезания внутренней резьбы шаблон можно устанавливать также по торцу детали (см. рис. 220).

Рис 219. Установка резьбового резца по шаблону при нарезании наружной резьбы

Проверка шаблонами

Рис. 220. Установка резьбового резца по шаблону при нарезании внутренней резьбы

Шаблонами (см. рис. 219 и 220) проверяют также правильность заточки резьбовых резцов.

Нарезание резьбы резцами осуществляется за несколько проходов. Инструмент совершает следующие движения: (Рис. 78) I. – радиальное SP (движение подачи),

П. – рабочий ход вдоль оси детали на длину резьбы (движение формообразования.

Ш. – быстрый радиальный отвод.

IV. – быстрый обратный холостой ход вдоль оси заготовки в ис­ходное положение. Такой цикл вручную или автоматически повторяют до полного удаления припуска.

При нарезании метрических резьб при врезании используют два направления подачи: 1. Радиальное и 2. Боковое (Рис. 79).

Геометрические параметры резьбовых резцов (Рис. 80)

ε – угол при вершине. Для метрической резьбы ε = 60°; с учетом "разбивки" резьбы при нарезании рекомендуют угол ε для резцов делать равным 59° 30′.

Вершину резца делают либо плоской шириной f, либо закруглен­ной радиусом r величины которых выбираются в зависимости от шага резьбы Р .

Боковые поверхности резьбы являются винтовыми с углом подъема τ (по наружному диаметру). Для правой резьбы задний угол у левой кромки (αл) должен быть больше угла τ, чтобы левая поверхность резца не задевала боковую поверхность резьбы (Рис. 81).

Читайте также:  Сварочные изделия на продажу своими руками

Рис. 78. Схема резания при многопроходном нарезании резьбы резцом

Рис. 79. Схемы резания при многопроходном нарезании резьбы

Рис. 80. Геометрические параметры резьбового резца

Задний угол α в плоскости перпендикулярной оси резьбы обычно задают α = 10 – 12°, для обработки резьб на закаленных сталях α = αл = αп = 6 °.

Передний угол γ = 0 – 25° для черновых резцов.

Для чистовых резцов γ = 0° для избежания коррекционных рас­четов профиля резца.

Нарезание резьб плашками

Плашками нарезают наружные резьбы. Во время работы плашку уста­навливают в плашкодержатель. Круглая плашка, подобно гайке, имеет центральное отверстие с резьбой, вокруг которого расположено неско­лько гладких отверстий, пересекающих центральное для образования передней поверхности. Режущие части у плашки выполнены с двух сторон. Плашками работают с теми же движениями что и метчиками.

Геометрия плашек (Рис.82)

Угол режущей части 2φ = 50°. Длина режущей части l1 = (1,5…2)Р. Задний угол α = 7 – 10°, получают затылованием зубьев на режущей части. Передний утл γ = 15 – 20°.

Элементы резания и срезаемого слоя у плашек те же, что и у метчиков.

Метчики и плашки требуют принудительного осевого движения при врезании только по 1 – 2 шага. Дальнейшее осевое движение инструмента осуществляется за счет самозатягивания.

Рис. 81. Задние углы резьбового резца

Рис. 82. Основные конструктивные элементы плашки

Фрезерование

Фрезерование является одним из наиболее распространенных ви­дов обработки плоскостей, пазов, а также фасонных поверхностей. Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы, а движением подачи – обычное поступательное перемещение заготовки.

По своему назначению фрезы делятся на: 1. цилиндрические, 2. торцовые, 3. дисковые, 4. прорезные и отрезные, 5. концевые, 6. фасонные фрезы.

По конструктивному оформлению фрезы бывают цельными, состав­ными и сборочными, как из быстрорежущих сталей, так и из твердых сплавов. По способу крепления фрезы бывают насадочными и с хвосто­виком.

Элементы резания при фрезеровании

Рассмотрим элементы резания и срезаемого слоя при цилиндри­ческом и торцовом фрезеровании.

Цилиндрическое фрезерование (Рис. 83)

К элементам резания относятся:

t – глубина резания, мм ,

V – скорость резания, м/мин,

В – ширина фрезерования, мм.

К элементам срезаемого слоя относятся:

a – толщина срезаемого слоя,

b – ширина срезаемого слоя.

Различают следующие размерности подачи:

1. Подача на 1 оборот фрезы

S – величина перемещения за 1 оборот.

Рис. 83. Элементы срезаемого слоя при работе прямозубой цилиндрической фрезой

мм/зуб.

мм/мин.

м/мин,

где D диаметр фрезы.

Ширина фрезерования В – величина обрабатываемой поверхнос­ти, измеренная в направлении параллельной оси фрезы.

Толщина срезаемого слоя имеет переменные значения:

Толщина срезаемого слоя в любой точке дуги контакта (мгновенная толщина) определяется:

Для прямозубых фрез ширина срезаемого слоя равна ширине фре­зерования b = B.

Число одновременно работающих зубьев

где Ψ – угол контакта фрезы.

ε – угловой шаг зубьев, фрезы.

Цилиндрическое (также и торцовое) фрезерование может осущест­вляться двумя способами: (Рис. 84)

а) встречное фрезерование,

б) попутное фрезерование.

Рис. 84. Схемы фрезерования

Рис. 85. Схема симметричного торцевого фрезерования

При встречном фрезеровании направление подачи противоположно направлению вращения фрезы.

При попутном фрезеровании направление подачи и вращение фре­зы совпадают.

При встречном фрезеровании нагрузка на зуб возрастает от ну­ля до максимума. При этом силы стремятся оторвать заготовку от стола станка, что вызывает вибрации и ухудшается шероховатость обработки. Преимуществом встречного фрезерования является работа зубьев "из-под корки", что весьма важно при обработке отливок с коркой, загрязненной литейной землей.

При попутном фрезеровании зуб фрезы начинает работать с мак­симальной толщины среза. Стойкость фрез в 2 – 3 раза при попутном фрезеровании выше, чистота обработанной поверхности лучше, прижим детали силами резания осуществляется к столу станка. Однако, для этого типа фрезерования необходимо плотное соединение ходового винта и маточной гайки стола.

В зависимости от расположения оси торцовой фрезы относительно оси симметрии заготовки различают симметричное и несимметричное фрезерование.

При симметричном фрезеровании ось фрезы совпадает с осью симмет­рии заготовки. Глубина резания t определяется так же, как и у цилиндрической фрезы: шириной фрезерования является размер обраба­тываемой поверхности, в направлении, перпендикуляном подаче (Рис. 85).

Максимальное значение толщины среза равно подаче на зуб:

Мгновенная толщина срезаемого слоя определяется так же, как и для цилиндрических фрез:

Геометрические параметры фрез

По конструкции зубьев фрезы бывают с затылованными и остроза­точенными зубьями.

Фрезы с острозаточенными зубьями обычно затачиваются по зад­ним поверхностям (Рис. 86).

Фрезы с затылованными зубьями затачивают по передней повер­хности. С затылованными зубьями делают только фасонные фрезы.

Основные элементы конструкции острозаточенных фрез стандарти­зованы. Этими элементами являются диаметр фрезы, форма зуба и впа­дины/ диаметр посадочного отверстия, шпоночного паза, а также раз­меры, посадочного хвостовика.

Объем впадины и ее профиль должны обеспечивать свободное раз­мещение и выход стружки.

Для острозаточенных фрез рекомендуются следующие формы зубьев (Рис. 87). Для мелкозубных фрез, предназначенных для чистовой обработки, ре­комендуются следующие формы зуба.

Читайте также:  Инверторный источник сварочного тока

Высота зуба где

Радиус закругления у дна впадины:

f = 1 – 2 мм – длина задней поверхности.

Для достаточной прочности угол η не должен быть меньше 45 – 50°. υ = 45-100°.

Геометрические параметры фрез

γ = 5 – 25°- в зависимости от обрабатываемого материала (для быстрорежущих фрез).

γ = –15 ÷ +15°- для твердосплавных фрез.

α = 12 – 20° – для быстрорежущих фрез.

α = 8 – 20° – для твердосплавных фрез.

Рис. 86. Схема заточки зуба фрезы

Рис. 87. Форма и основные геометрические параметры зубьев острозаточенных фрез

Рис. 88. Форма и основные геометрические параметры зубьев затылованных фрез

Для затылованных фрез рекомендуется следующая форма зуба. (Рис. 88)

Нарезание резьбы на токарном станке – альтернатива применению специализированного оборудования. Классификация, схемы, инструменты, расшифровка, материалы.

Нарезание резьбы на универсальном токарном станке распространенная операция, особо в ремонтных подразделениях. Наличие ходового винта, большой диапазон подач позволяют перекрывать основные потребности без переналадок и специального инструмента – достаточно нескольких резьбовых резцов. Возможность механизированного нарезания ручными, машинными метчиками, лерками – упрощает настройку, ускоряет процесс при сохранении приемлемого качества крепежа.

Типы и свойства резцов

Классификация

На практике применяются резцы для наружной и внутренней резьбы с державкой прямоугольного сечения. Реже встречаются дисковые, призматические, затачиваемые по передней поверхности. Рабочий профиль у всех соответствует размерам винтовой канавки. По направлению нарезаемой спирали выпускают левые и правые.

Различают цельные и сборные инструменты. Первые, преимущественно изготовлены из быстрорежущей стали, небольшого сечения или дисковые. Основная масса оснащается режущими пластинами, закреплёнными пайкой тугоплавким припоем или механическим способом, допускающим замену при износе.

Резцы резьбовые: наружный (черт. 1), внутренний (черт. 2)

Материалы

Для изготовления режущей части служат:

  • быстрорежущие стали;
  • твёрдые сплавы;
  • минералокерамика;
  • сверхтвердые инструментальные материалы (СТМ).

Первые применяются для резьбонарезания сталей, сплавов цветных металлов, пластиков. Отличаются высокой прочностью, теплопроводностью, но пониженной, по сравнению с остальными, твердостью, красностойкостью, износостойкостью, ограничивающими скорость резания.

Наибольшую долю применяемых резьбовых резцов составляют оснащенные твёрдосплавными пластинами. Обусловлено это высокой стойкостью, твердостью, достаточной прочностью и жесткостью, приемлемой стоимостью. Производительность обработки выше, чем рапидом, в 2-3 раза. Широкая номенклатура позволяет подобрать оптимальную марку для обработки в большинстве случаев.
Керамика относительно дешевая, довольно хрупкая, используется для обработки резьбы мелкого шага стальных и чугунных деталей, при жесткой системе СПИД, с ограниченными съемами припуска за проход.

СТМ на основе поликристаллического алмаза (ПКА) или кубического нитрида бора (КНБ) чрезвычайно твердые, теплостойкие, но дорогостоящие. Незаменимы для точных работ по труднообрабатываемым материалам. ПКА используют для нарезания меди, алюминия, карбида вольфрама. КНБ работают по закаленным сталям, упрочненным чугунам. Успешное применение требует высокой жесткости и плавности хода оборудования.

Расшифровка написания резьб

Нормативные документы: ГОСТ, ОСТ, МН на конкретный тип содержат образцы условной записи.

Графические материалы оформляют, руководствуясь указаниями ГОСТ 2.311-68 «Изображение резьбы».

Типовая структура обозначения содержит:

  • буквенную часть, определяющую тип;
  • цифры, соответствующие номинальному размеру в миллиметрах или дюймах;
  • шаг (мм) указывается только мелкий, после знака «×»;
  • у многозаходных вместо предыдущего пункта приводят ход (мм), затем шаг в скобках;
  • направление: правое – по умолчанию, левое – обозначают LH;
  • поле допуска или класс точности;
  • длину свинчивания, отличную от нормальной.

Пример 1: М16×1,5LH–6H. Расшифровка:

  • М – метрическая цилиндрическая;
  • 16 – номинальный диаметр, мм;
  • 1,5 – мелкий шаг, мм;
  • LH – левая;
  • 6Н – поле допуска, где 6 – степень точности; H – основное отклонение. Прописные буквы применяются для внутренней (гаек), следовательно, резьба в отверстии.

Длина свинчивания не указана, значит – нормальная.

  • G – трубная цилиндрическая;
  • 1/2 – размер резьбы, дюймов; соответствует внутреннему диаметру трубы;
  • А – класс точности.

Варианты обозначений проиллюстрированы ниже.

Инструменты для нарезки резьбы

Нарезание резьбы с использованием токарного оборудования

Формообразование на станке осуществляется методом копирования рабочего профиля инструмента на деталь по винтовой линии. Поступательное перемещение сообщается резцу, метчику, плашке, гребенке. В сочетании с вращением заготовки получается винтовое движение, инструментальная поверхность совпадает с нарезаемой.

Как правило, нарезание малых партий крепежа, фитингов до М36 производят метчиками, лерками. Крупные заказы выгоднее изготовлять на специализированных автоматах. Резьбы большого диаметра, ходовые, силовые, точные обрабатывают резцами на универсальных токарных, когда не располагают моделями с ЧПУ или программа выпуска недостаточна.

Нарезание внутренней и наружной резьбы резцом

Резьбы с высокой соосностью к другим поверхностям, передающие движение, усилие выполняют резцом. Вращение шпинделя связывают кинематически с ходовым винтом, перемещающим суппорт с резцедержателем.

Общий порядок действий включает:

  • Проточку поверхности по длине нарезания, с образованием канавки для выхода инструмента.
  • Выбор, при необходимости: заточку, доводку резца с проверкой по угловым шаблонам.
  • Установку режимов на станке, настройку гитары на шаг, не обеспечиваемый коробкой.

Перемещение резца за оборот заготовки равняется шагу Р или ходу Н для многозаходных.

  • Установку резца по шаблону.

  • Нарезание за выбранное по справочнику количество проходов.

Резьбонарезание партии деталей разделяют на черновое, чистовое. Для последнего инструмент тщательно затачивают. Резьбы шагом свыше 2 мм получают боковым врезанием. Левую винтовую канавку получают, переключив трензель, чтобы ходовой винт вращался в противоположную шпинделю сторону. Суппорт с резцом перемещаются слева на право.

Читайте также:  Что можно сделать из двд проигрывателя

Средние скорости при резьбонарезании стали составляют 20 – 35 м/мин быстрорежущим инструментом, 100 – 150 м/мин – твердосплавным. Чистовые хода производят при увеличенной на 50 – 100% скорости. Внутренние резьбы обрабатывают на сниженных на 30% режимах.

Использование метчиков

Распространенная марка Р6М5 позволяет нарезать заготовки твердостью до 240 НВ, метчики из инструментальных легированных сталей применяют для «сырых» деталей. Твердосплавные используют редко, так как кромки выкрашиваются от перекосов, несоосности, увеличивающих изгибающие нагрузки.

Диапазон типичных размеров ограничен М36 – 42, G2. Большие диаметры крупного шага обрабатывают комплектом из 2, лучше 3-х метчиков. Отверстие растачивают несколько больше внутреннего диаметра гайки D1 (cм. Рис. 2), с учетом выпучивания металла из канавки. При сверлении учитывают разбивку. Рекомендуемые значения приведены в справочниках.

Существуют несколько способов обработки:

  • Зачастую гайки менее М12 нарезают, удерживая вороток руками. Строго говоря, прием – нарушение ТБ, может привести к травме. В начале завинчивания поджимают метчик центром задней бабки для направления, далее происходит самозатягивание. Останавливают, вывинчивают на реверсе.
  • Метчик устанавливают в вороток, упирают в планку, закрепленную в резцедержателе, подпирают центровой державкой или задним центром. Включают малые обороты, нарезают на самозатягивании. Для устранения биения витков рекомендуется поджимать метчик до завинчивания на половину рабочей длины, плавно выдвигая пиноль.

  • Применяют качающийся самовыдвижной метчикодержатель.

  • Крупные диаметры получают с подачей суппорта по ходовому винту, коробку настраивают на соответствующий шаг. Метчик вставляют в оправку, зажатую в резцедержателе.
    Предохранительный патрон, устанавливаемый в пиноль, исключает поломку метчика при достижении дна глухого отверстия. Ускоряет выполнение серийных операций. Метчики с шахматным расположением зуба оптимальны для вязких нержавеющих, жаропрочных сплавов. Рекомендуемые скорости резания для стали 3 – 15 м/мин, для бронзы, чугуна 4 – 22 м/мин, работают с охлаждением. Для левых гаек используют инструменты с левой нарезкой, вращение противоположное, остальное – аналогично.

Плашки для нарезки резьбы

Варианты обработки аналогичны рассмотренным для метчиков:

  • Без включения подачи, самонавинчиванием от вращения патрона. При нарезке мелких винтов плашкодержатель удерживают руками (потенциально опасно) или опирают на зажатую державку. На первых витках держатель поджимают грибковым центром, затем –нарезка на самозатягивании. По окончании реверсируют, свинчивая лерку.

  • Нарезание подачей суппортом, с опиранием ворота на резцедержку. Перемещение за оборот шпинделя равна шагу. Часто первые нескольких ниток нарезают вручную при выключенном станке.

  • Применение оснастки, устанавливаемой в пиноль – более совершенный, безопасный метод.

Крупные типоразмеры обрабатывают, предварительно прорезав канавку на половину глубины резцом. Диаметры стержней меньше номинала на величину подъема.

Скорости резания 2 – 4 м/мин для черных металлов и до 10 м/мин – цветных. Для стали СОЖ: эмульсия, минеральное масло, сульфофрезол. Чугун обрабатывают с керосином или на сухую. Чистую поверхность получают, смазывая стержень салом.

Использование резьбонарезных головок

Резьбонарезные головки служат для высокопроизводительной обработки. Посредством конического хвостовика корпус устанавливается в задней бабке. Врезание осуществляют, выдвигая пиноль, вращая маховик, дальнейшая подача – самозатягиванием. По окончанию прохода гребенки без свинчивания радиально разводят поворотом рукоятки. Скорость резания достигает 20 м/мин.

Правила нарезки

Качество профиля зависит от множества факторов:

  • Погрешности заготовки. Занижение или завышение диаметра стержня и отверстия соответственно причина неполной высоты витков. Разновысотность по длине – следствие конусности исходной поверхности.
  • Рваная поверхность получается при затупившемся инструменте, высокой скорости, неверно выбранной смазке.
  • Усадка гайки по среднему диаметру характерна при аналогичном износе метчика.
  • Растяжка витков происходит от подтормаживания самовыдвижной оправки.
  • Разбивка гайки по среднему диаметру возможна от большого переднего угла, способствующего отжиму перьев метчика.

Во избежание указанного необходимо:

  • Грамотно выбрать оснастку и методику нарезания.
  • Подготовить заготовку согласно технологической документации или указаний справочных таблиц.
  • Правильно подобрать режимы резания и СОЖ.
  • Настроить станок на обработку, при необходимости рассчитать и собрать гитару.
  • Заточку, установку резца контролировать по шаблону.
  • Проверить первые готовые детали, произвести поднастройку, периодически повторять контроль в дальнейшем.
  • Следить за исправностью приспособлений, своевременно подтачивать инструменты.
    Контроль качества резьбы
    Обеспечение требуемых служебных характеристик соединения определяется соответствием действительных значений: наружного, внутреннего, среднего диаметров, половины угла профиля, шага. Проверки выполняются:
  • Калибрами. Контролируют диаметры резьбы в серийном производстве.

  • Шагомерами (резьбовыми шаблонами), микрометрами со сменными вставками. Первыми проверяют на просвет P и α/2, вторые комплектуются набором сменных вставок под разные номиналы, предназначены для замера среднего диаметра болтов. Применяются в мелкосерийных цехах, измерения не точные.

  • Точное измерение среднего диаметра винта выполняют, используя три проволочки, микрометр или оптиметр. Погрешность последнего до 2 мкм.

  • Особо ответственные детали проверяют с помощью инструментальных микроскопов, позволяющих надежно определять диаметры, шаг, углы.