Обработка резьбовых поверхностей

Нарезание резьбы резцами

На токарных станках наиболее широко применяется метод нарезания наружной и внутренней резьб резцами. Резьбонарезные резцы бывают стержневые, призматические и круглые; их геометрические параметры не отличаются от геометрических параметров фасонных резцов. Наружную резьбу нарезают прямыми или отогнутыми резцами, внутреннюю - изогнутым резцом (в отверстиях малого диаметра) и прямым резцом, установленным в оправку (в отверстиях большого диаметра). Расположение режущих кромок резца должно соответствовать профилю обрабатываемой резьбы. Резьбы треугольного профиля нарезают резцами с углом в плане при вершине φ=60 градусов ±10' для метрической резьбы и φ=55 градусов ±10' для дюймовой резьбы. Учитывая погрешности перемещения суппорта, которые могут привести к увеличению угла резьбы, иногда применяют резцы с φ=59градусов30'. Вершина резца может быть скругленной или с фаской в соответствии с формой впадины нарезаемой резьбы. Боковые задние углы резца с правой и левой сторон обычно делают одинаковыми и равными 3-5 градусов (для нарезания резьбы с углом подъема до 4 градусов) или 6-8 градусов (при нарезании резьбы с углом подъема свыше 4 градусов). Величина боковых задних углов выбирается исходя из того, чтобы при нарезании резьбы исключить трение боковых поверхностей резца о винтовую поверхность резьбы. При нарезании метрической резьбы задний угол резца α=10-15 градусов при обработке незакаленных стальных деталей и α=6 градусов при обработке закаленных стальных деталей. При нарезании внутренних резьб треугольного профиля в отверстиях диаметром до 50 мм α увеличивают до 18 градусов. Передний угол резьбонарезных резцов γ=0-25 градусов в зависимости от обрабатываемого материала. Для твердых и хрупких материалов выбирают меньшие значения γ, для вязких и цветных - большие значения γ. При нарезании резьбы на деталях из высоколегированных жаропрочных сталей γ=5-10 градусов для черновых и чистовых резцов. При нарезании резьбы чистовыми резцами на деталях из конструкционных сталей принимают γ=0. Правильность заточки резцов проверяют шаблоном.

Резьбонарезные резцы оснащают пластинами из быстрорежущей стали и твердых сплавов. При обработке стальных деталей применяют резцы с пластинами из твердых сплавов марок Т15К6 и Т14К8 (на предварительных операциях), Т30К4 и Т15К6 (на окончательных операциях). При обработке чугунных деталей применяют резцы с пластинами из твердых сплавов марок ВК6М, ВКЗМ, В2К или ВК4.

Предварительно деталь обтачивают таким образом, чтобы ее наружный диаметр был меньше наружного диаметра нарезаемой резьбы. Для метрической резьбы диаметром до 30 мм эта разница ориентировочно составляет 0,14- 0,28 мм; диаметром до 48 мм - 0,17-0,34 мм; диаметром до 80 мм - 0,2-0,4 мм. Уменьшение диаметра заготовки обусловлено тем, что при нарезании резьбы материал заготовки деформируется, и в результате этого наружный диаметр резьбы увеличивается.

Нарезание резьбы в отверстии производят или сразу после сверления (если к точности резьбы не предъявляют высоких требований) или после его растачивания (для точных резьб). Диаметр отверстия под резьбу Doтв=d-Р, где Doтв - диаметр отверстия, d - наружный диаметр резьбы, Р - шаг резьбы (все размеры в мм). Диаметр отверстия под резьбу должен быть несколько больше внутреннего диаметра резьбы, так как в процессе нарезания резьбы металл деформируется и в результате этого диаметр отверстия уменьшается. Поэтому результат, полученный по приведенной выше формуле, увеличивают на 0,2-0,4 мм при нарезании резьбы в вязких материалах (стали, латуни и др.) и на 0,1-0,02 мм при нарезании резьбы в хрупких материалах (чугуне, бронзе и др.).

В зависимости от требований чертежа резьба может заканчиваться канавкой для выхода резца. Внутренний диаметр канавки должен быть на 0,1-0,3 мм меньше внутреннего диаметра резьбы, а ширина канавки b=2-ЗР. При нарезании болтов, шпилек и некоторых других деталей при отводе резца образуется, как правило, сбег резьбы. Для более удобного и точного нарезания резьбы на торце обрабатываемой детали выполняют уступ длиной 2-3 мм, диаметр которого равен внутреннему диаметру резьбы. По этому уступу определяют последний проход резца, после окончания нарезания резьбы уступ срезают. Точность резьбы во многом зависит от правильной установки резца. Для того чтобы установить резец по биссектрисе угла профиля резьбы перпендикулярно оси обрабатываемой детали, используют шаблон, который устанавливают на обработанной поверхности детали вдоль линии центров станка. Профиль резца совмещают с профилем шаблона и проверяют правильность установки резца по просвету. Резьбонарезные резцы следует устанавливать строго по линии центров станка.

При нарезании резьбы резцами подача равна шагу нарезаемой резьбы. Скорость резания для резцов из быстрорежущих сталей при обработке стали средней твердости u=20-35 м/мин для черновых проходов и u=25-50 м/мин для чистовых проходов. При обработке деталей из чугуна средней твердости скорость резания уменьшают в два раза. Скорость резания для резцов с пластинами из твердого сплава Т15К6 при обработке сталей средней твердости u=100-150 м/мин. Большие значения скорости резания принимают при нарезании резьб с Р<2 мм, а меньшие - при нарезании резьб с Р<6 мм. На токарных станках резьбу нарезают резцами за несколько проходов. После каждого прохода резец отводят в исходное положение. По нониусу винта поперечной подачи устанавливают требуемую глубину резания и повторяют проход. При нарезании резьбы с шагом до 2 мм подача составляет 0,05-0,2 мм. Если резьбу нарезать одновременно двумя режущими кромками, то образующаяся при этом стружка спутывается и ухудшает качество поверхности резьбы. Поэтому перед рабочим проходом резец следует смещать на 0,1-0,15 мм поочередно вправо или влево, используя осевую подачу верхнего суппорта, в результате чего обработка ведется только одной режущей кромкой. Число черновых проходов 3-6, а чистовых - 3. Схема установок резца при нарезании резьбы показана на рисунке слева.

При нарезании резьбы с шагом более 2 мм на деталях из труднообрабатываемых сталей подачу резца можно осуществлять вдоль стороны профиля (рисунок справа); глубину резания в этом случае устанавливают перемещением верхних салазок суппорта, которые закрепляют под углом 30 градусов к оси профиля (для метрической резьбы) или под углом 27градусов30' (для дюймовой и трубной резьб). При этом резец работает только левой режущей кромкой. При последнем проходе глубину резания устанавливают винтом поперечной подачи, что позволяет исправить погрешности, образовавшиеся при предыдущих проходах. При нарезании резьб шагом 2-6 мм число черновых проходов 6-9, а чистовых 3-4 (меньшее число проходов относится к резьбе с меньшим шагом, а большее - к резьбе с большим шагом). При нарезании резьбы рекомендуется делать 4-6 проходов для резьбы с шагом 0,5-1 мм; 6-8 проходов для резьбы с шагом 1,25-1,5 мм; 8-10 проходов для резьбы с шагом 1,75-2 мм; 12-15 проходов для резьбы с шагом 2,5-3 мм. При нарезании резьб на деталях из труднообрабатываемых сталей (нержавеющих, кислотоупорных и т. д.) число проходов следует увеличить на 25%.

При нарезании резьбы небольшой длины резец может быть возвращен в исходное положение перемещением суппорта при обратном ходе станка, без выключения разъемной гайки. При нарезании длинного винта суппорт перемещают в исходное положение вручную, выключив разъемную гайку. Для выполнения следующего прохода необходимо попасть в винтовую канавку нарезаемой резьбы. Если нарезается резьба, шаг которой делится без остатка на шаг резьбы ходового винта (или шаг резьбы ходового винта делится без остатка на шаг нарезаемой резьбы), то разъемную гайку можно включать в любой момент и резец при этом всегда точно попадет в ранее нарезанную винтовую канавку. При нарезании резьбы, шаг которой делится с остатком на шаг резьбы ходового винта, разъемную гайку можно включать только при определенном положении ходового винта, когда деталь, ходовой винт и суппорт займут такое же положение, как и в начале нарезания резьбы. Только в этом случае резец попадет в винтовую канавку. В процессе нарезания резьбы возникает необходимость сменить изношенный резец или заменить черновой резец чистовым. Для того чтобы устанавливаемый резец попал в уже прорезанную винтовую канавку, его перемещают с помощью верхних салазок суппорта или (установив трензель в среднее положение) разъединяют ходовой винт и шпиндель и затем поворачивают деталь до такого положения, при котором резец будет находиться против винтовой канавки.

Для повышения производительности обработки вместо одного резца применяют резьбовые гребенки или многорезцовые державки. На рисунке справа показана схема нарезания резьбы блоком из двух резцов. Первый резец - а) затачивается под углом 90 градусов и снимает предварительный слой, оставляя для второго чистового резца - б) минимальный припуск. Угол заточки чистового резца - 60 градусов. Для повышения производительности нарезания резьбы и снижения утомляемости токаря применяют различные приспособления. На рисунке слева, выше показано устройство для автоматического отвода резца после каждого прохода. В конце прохода неподвижный упор 1 останавливает движение упора 11 и валика 6 (с лыской), а корпус 4 продолжает движение. В конце нарезаемой резьбы под действием пружин 8 и 9 сухарь 5 вместе с пинолью 3 и закрепленным в ней резцом 2 попадает на лыску валика 6 и нарезание резьбы прекращается. После возврата суппорта в исходное положение при повороте рукоятки с эксцентриком 10 выдвигается пиноль с резцом 2. В это время под действием пружины 7 валик 6 перемещается влево и запирает пиноль 3 в переднем положении. Нарезание резьбы в упор снижает производительность, требует повышенного внимания рабочего для того, чтобы избежать поломок инструмента. Поэтому применяют нарезание резьбы обратным ходом (рисунок внизу): левый резец вводят в канавку для выхода резца, изменяют направление вращения шпинделя и перемещения суппорта и нарезают резьбу на выход по направлению к задней бабке.