ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Инструменты для накатывания резьбы

Резьбонакатные ролики

Резьбонакатные ролики представляют собой цилиндрические диски, на наружной поверхности которых образована многозаходная резьба, либо кольцевые витки. Конструктивные элементы резьбонакатных роликов и их размеры зависят от принятого способа накатывания резьбы, размеров детали, модели применяемого станка. Ролики являются универсальным инструментом, так как позволяют накатывать резьбу высокой точности, различной длины с мелкими и крупными шагами, на весьма разнообразных материалах.

Наибольшее распространение получили цилиндрические ролики для накатывания резьбы с радиальной подачей, осуществляемой подвижным роликом. Ролики имеют одинаковый диаметр и вращаются в одну сторону. В процессе накатывания резьбы ролики увлекают заготовку, происходит процесс взаимной обкатки ролика и заготовки, в результате которого витки резьбы ролика вдавливаются в материал заготовки и как негативный отпечаток образуют на ней резьбу. В момент окончания обработки поверхности резьб роликов и обработанная поверхность резьбы детали взаимно касаются друг друга. Для обеспечения взаимного касания рассматриваемых винтовых поверхностей необходимо, чтобы угол подъема резьбы на роликах был равен углу подъема резьбы детали и ролики изготовлялись с левой резьбой при накатывании правой резьбы, и наоборот, с правой резьбой при накатывании левой резьбы.

Учитывая, что с увеличением диаметров роликов улучшается процесс накатывания, в частности повышается прочность и жесткость инструмента, соблюдение условия равенства углов подъема резьб детали и роликов требует выполнения на роликах многозаходной резьбы.

Число заходов резьбы ролика равно:



где Dср.р. — расчетный средний диаметр ролика;

dср — средний диаметр накатываемой резьбы.

При расчете число заходов округляется до целого числа и уточняется средний диаметр ролика по формуле



Возможный средний диаметр ролика определяется исходя из расстояния L между осями шпинделей накатного станка и среднего диаметра резьбы dср:



Для распространенных моделей расстояние L колеблется на одних станках от 130 до 230 мм, а на других — от 90 до 135 мм. Выбирая средний диаметр ролика необходимо стремиться к максимально возможному его значению по конструкции станка. Однако необходимо при этом также учитывать, что с увеличением среднего диаметра увеличивается число заходов резьбы ролика, и при накатывании резьб малого диаметра оно может быть чрезмерно большим. Это сильно осложняет шлифование резьбы роликов. Из-за осыпания круга, профили резьбы на первом и на последнем заходе получаются различными.

С целью увеличения срока службы роликов, средний диаметр нового ролика берется больше расчетного на AD = (1,5 -:- 2,5) мм. В процессе эксплуатации ролики перешлифовываются на величину, равную 2 дельта D среднего диаметра, который меньше расчетного на дельта D. В этом случае действительный угол подъема резьбы ролика будет несколько отличаться от угла подъема резьбы детали, но это наблюдаемое незначительное неравенство углов подъема резьбы на детали и инструменте не оказывает существенного влияния на процесс накатывания и качество накатанной резьбы.

Рабочая часть роликов не разделяется на заборную и калибрующую, так как углубление роликов в металл заготовки происходит постепенно на всей ширине обработки. Ширина ролика должна быть больше длины накатываемой резьбы на 2—3 шага. Профиль резьбы роликов должен соответствовать профилю резьбы детали. Для накатывания тугих и других резьб, где не допускается образование кольцевых канавок на вершине витков, применяются ролики с замкнутым контуром. У роликов с замкнутым контуром внутренний диаметр формирует вершину резьбы детали (рис. 181) и его размер ограничен допуском.


Рис. 181. Профиль резьбы, накатной роликами: а) с открытым контуром: 6) с замкнутым контуром



Большее распространение получили ролики с открытым контуром, у которых внутренний диаметр не участвует в процессе образования резьбы. При накатывании резьбы роликами с открытым контуром на вершине резьбы образуется складка металла, что является следствием недостаточного заполнения впадины резьбы ролика. Преимуществом роликов с открытым контуром является значительное снижение давления во впадине резьбы ролика по сравнению с давлением, которое возникает при участии в работе впадины резьбы ролика. Поэтому ролики с открытым контуром испытывают меньшие напряжения при работе и стойкость их больше, чем роликов с замкнутым контуром. Для роликов с открытым контуром заготовки под накатывание резьбы могут изготовляться менее точными, чем для роликов с замкнутым профилем. Профиль резьбы роликов имеет два исполнения: с плоско-срезанной и с закругленной вершиной (рис. 182).


Рис. 182. Профиль резьбы роликов в осевом сечении

Ролики с закругленной вершиной более сложны в изготовлении. Они преимущественно применяются при накатывании точных и высоко нагруженных резьб, так как обеспечивают повышение стойкости роликов и прочности накатываемой резьбы по сравнению с роликами с плоскосрезанной вершиной профиля. Радиус закругления вершины профиля принимается равным R = = (0,12 -:- 0,144) S. Для накатывания резьб с осевой подачей находят применение ролики с кольцевыми витками, которые используются на специальных станках с поворотными шпинделями. Ролики с кольцевыми витками устанавливаются наклонно. Угол ТАУ скрещивания осей ролика и заготовки принимается равным углу подъема накатываемой резьбы. Межцентровое расстояние накатных роликов в процессе обработки сохраняется постоянным. Накатываемая заготовка захватывается вращающимися роликами и получает винтовое движение. При этом скорость V0 осевой подачи будет зависеть от угла ТАУ скрещивания осей и окружной скоростью V накатных роликов и будет приближенно равна:



Кольцевые витки ролика в момент окончания накатывания будут касаться винтовой поверхности резьбы детали. Поэтому профиль кольцевых витков ролика в сечении, проходящем через его ось, из-за скрещивания осей ролика и заготовки, не будет совпадать с профилем резьбы детали. Скорректированный шаг Sk и угол профиля АЛЬФА k кольцевых витков ролика могут определяться по формулам:



где S — шаг резьбы;

АЛЬФА — угол профиля резьбы;

ТАУ—угол подъема резьбы.

При небольших углах подъема резьбы изменения в профиле ролика по сравнению с профилем резьбы невелики и ими пренебрегают.

Ролики для накатывания резьб с осевой подачей имеют заборную и калибрующую части. Для создания заборной части кольцевые витки ролика срезаются на конус по наружному диаметру. Используется также заборная часть в форме конуса, на поверхности которого образованы кольцевые витки полного профиля. Подобная заборная часть легче захватывает заготовку в начальный момент накатывания. Угол заборного конуса для обеспечения хорошего захвата заготовки выбирается в пределах 3—5° для комплекта из двух роликов и может быть значительно увеличен в случае принудительной подачи. Ширина роликов принимается равной 8—10 шагам накатываемой резьбы. Диаметр роликов не зависит от диаметра резьбы детали и не оказывает существенного влияния на процесс накатывания. Он колеблется в пределах 100—200 мм. На практике с целью упрощения технологии изготовления можно применять винтовые однозаходные ролики вместо кольцевых.

Диаметры роликов с кольцевыми витками для резьбонакатных головок и плашек выбираются в пределах 10— 45 мм, в зависимости от размеров накатываемой резьбы. Они имеют заборную часть с полным профилем резьбы и углом ее наклона, равным 10°.

Экспериментально установлено, что с точки зрения точности обработки не обязательно соблюдение точного равенства между углом установки роликов и углом подъема резьбы. Незначительное увеличение угла установки роликов приводит к заметному уменьшению усилий для захвата. Это позволяет рекомендовать конструировать резьбонакатные плашки с углом установки роликов превышающем угол подъема резьбы детали на 1°—0°30'. Такие плашки могут легко эксплуатироваться при ручной обработке. Изменение угла установки роликов в головке приводит к изменению шага накатываемой резьбы. Поэтому для резьбы повышенной точности по шагу можно рекомендовать головки с регулируемым углом установки роликов.

Подобно шахматным гребенчатым резьбовым фрезам с мелким шагом, резьбонакатные ролики могут также проектироваться с частично или полностью сошлифованными витками, что упрощает процесс изготовления роликов с мелким шагом и меняет последовательность формирования полного профиля резьбы при обработке.

Ролики изготовляются из стали Х12М, Х6ВФ и Х12Ф1. Твердость после термообработки HRC 59—61.