Нарезание резьбы на токарном станке: Нарезание резьбы на токарном станке

Содержание

Нарезание резьбы на токарном станке


Нарезание резьбы является одной из самых медленных операций, выполняемой на токарном станке. Для получения точной резьбы необходимо выдержать жесткие требования по подаче, шагу резьбы, соосности инструмента и отверстия.


Использование высокопроизводительных режимов при нарезании резьбы приводит к повышенной нагрузке на элементы шпиндельного узла.


Некоторые варианты решения этой проблемы, такие как применение специального резьбонарезного патрона, используются в станках нового поколения.


Нарезание резьбы на токарных станках выполняется в единичном и мелкосерийном производстве, для больших партий деталей применяются специализированные резьбонарезные станки и автоматы.

Принцип нарезки резьбы на токарном станке


К вращающейся заготовке, закрепленной в шпинделе, подводится инструмент. Инструмент врезается в заготовку и перемещается вдоль неё с одинаковой скоростью. Вершина инструмента оставляет на заготовке линию в виде спирали, называемую винтовой.


У резьбы выделяют такие параметры:


  • Расположение. Резьба может находиться на внутренней и наружной поверхности.


  • Направление. Выделяют левые и правые резьбы. Изделие с правой резьбой закручивается по часовой стрелке, это направление более распространено.


  • Шаг. Представляет собой расстояние между одинаковыми точками соседних винтовых линий, измеренное вдоль центральной оси заготовки. Регулируется отношением скорости перемещения инструмента к скорости вращения заготовки.


  • Наклон винтовой линии. Это понятие связано с шагом. Определяется относительно перпендикулярной плоскости к оси заготовки. Тангенс угла наклона равен шагу, разделенному на произведение π и внешнего диаметра заготовки.


  • Тип опорной поверхности. Выделяют цилиндрические и конические резьбы.


  • Профиль. Представляет собой контур резьбы в продольном сечении. В зависимости от профиля резьбы делят на треугольные, прямоугольные и трапециевидные.


  • Количество резьбовых линий. По этому параметру резьбы можно разделить на однозаходные и многозаходные. Количество заходов видно на торцах резьбы, в зависимости от этого параметра различается расстояние, которое проходит вкручиваемая или накручиваемая деталь за один оборот.

Нарезание резьбы при помощи резцов


Наиболее широкое применение имеет нарезание резьбы специальным резьбовым резцом. Профиль режущей кромки резца определяет профиль резьбы. Режущая кромка выполняется из твердых и быстрорежущих сплавов.


Предварительная подготовка детали перед нарезанием наружной резьбы заключается в её обточке до диаметра, который меньше диаметра резьбы на 1/40-1/12. Во время нарезания резьбы происходит деформация металла, и наружный диаметр резьбы возрастает. Аналогичная подготовка, только в противоположную сторону, производится для нарезания внутренней резьбы. В этом случае обрабатывается отверстие диаметром, большее на 0,2-0,4 мм при работе с вязкими материалами, такими как сталь, титан, бронза, и на 0,1-0,02 мм при обработке хрупких материалов: бронзы, чугуна, высокопрочной стали.


Нарезание резьбы при помощи резцов выполняется в несколько проходов. После одного прохода резец перемещается в исходное положение. Нарезание резьбы производится только одной режущей кромкой инструмента, одновременное использование двух кромок приводит к снижению качества поверхности. Количество черновых и чистовых проходов определяется материалом заготовки, резцом, высотой резьбы, требованиями к чистоте поверхности резьбы.


Нарезание резьбы при помощи плашек и метчиков



Плашка предназначается для нарезания наружной резьбы, а метчик — для внутренней. Предварительная обработка поверхностей также выполняется с учетом деформации металла. Недостатком этого способа создания резьбы выступает ограничение диаметра. Плашками нарезают резьбу диаметром до 30 мм, а метчиками до 50 мм.


На токарно-винторезных станках плашка устанавливается в патроне, закрепляемом в пиноли задней бабки. Скорость резания стальных заготовок составляет 3-4 м/мин, чугунных 2-3 м/мин, мягких медных сплавов 10-15 м/мин.


Метчик во многих случаях позволяет выполнить резьбу за один проход. Для твердых материалов применяются комплекты из 2-3 инструментов. Черновой метчик удаляет 75% металла, чистовой выполняет доводку. Скорость резки стали составляет 5-12 м/мин, чугуна — 6-22 м/мин. При нарезке резьбы подается СОЖ.


Нарезание резьбы при помощи резьбонарезных головок


Для получения резьбы на револьверных станках и токарных автоматах используются резьбонарезные головки. Они представляют собой достаточно сложные устройства по сравнению с резцами, метчиком и плашкой.


Головки для нарезания наружной резьбы представляют собой полый цилиндр, в котором находятся гребенки — элементы с режущей поверхностью. После рабочего прохода гребенки раскрываются, и во время обратного хода не касаются резьбы.


Головки, предназначенные для формирования внутренней резьбы, имеют противоположное строение. Они выполнены в виде вала, в передней части которого находятся гребенки. Их число зависит от диаметра головки. Режущая кромка гребенок обладает заходным конусом, который упрощает начало нарезки резьбы. Настройка гребенок на диаметр производится при помощи резьбового калибра или эталонной детали.

Предыдущая статья

Следующая статья

 

Получить консультацию


по инструменту, методам обработки, режимам или подобрать необходимое оборудование можно связавшись с нашими менеджерами или отделом САПР


 


Также Вы можете подобрать и приобрести режущий инструмент и оснастку к станку, производства Тайваня, Израиля


Отправляя заявку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности

Проработать технологию, подобрать станок и инструмент

 

 

 

 

Нарезание резьбы на токарном станке

Правильный выбор метода и оснастки может оптимизировать процесс нарезания резьбы.  Для резьбонарезных инструментов были разработаны усовершенствованные покрытия и марки материалов, используемые для современных токарных резцов в целом. Кроме того, конструктивные улучшения коснулись резьбовых пластин, благодаря чему контроль стружки стал еще более надежным. Однако, несмотря на эти изменения, инженеры-технологи уделяют недостаточно внимания оптимизации операций по нарезанию резьбы, рассматривая данный процесс как нечто неизменное и не поддающееся улучшениям.

В действительности токарный процесс может быть спроектирован более эффективно. Прежде всего, нужно более глубоко разобраться в некоторых принципах нарезания резьбы.

Почему к нарезанию резьбы выдвигаются жесткие требования

К нарезанию резьбы на токарном станке предъявляются более жесткие требования, чем к обычным токарным операциям. Рабочие усилия при нарезании резьбы, как правило, выше, а радиус закругления режущей кромки резьбовой пластины меньше, что снижает ее стойкость.

При токарной обработке подача должна точно соответствовать шагу резьбы. Если шаг составляет 8 ниток на дюйм (25,4 мм), то инструмент должен совершать 8 оборотов на дюйм, проходя 3,175 мм на оборот. Сравните это с обычной токарной операцией, где подача составляет, как правило, около 0,3 мм на оборот. Подача при нарезании резьбы в 10 раз выше, чем при обычном точении, и соответствующие усилия на кромке резьбовой пластины могут увеличиваться от 100 до 1000 раз.

Радиус при вершине режущей кромки, соответствующий такому усилию, составляет обычно 0,4 мм, по сравнению с 0,8 мм для обычной токарной пластины. Что касается резьбовой пластины, данный радиус серьезно ограничен допустимым радиусом на впадине профиля резьбы, определенным соответствующим стандартом. Радиус также ограничен необходимой операцией резания, так как обычная токарная обработка неприменима из-за возможной деформации резьбы.

В результате высоких усилий резания и более плотной их концентрации резьбовые пластины подвергаются гораздо большей нагрузке, чем обычные токарные пластины.

Рис. 1. Пластина с неполным профилем может применяться для различной величины шага при врезании на разную глубину. Наименьший шаг нарезаемой резьбы определяется величиной малого радиуса закругления вершины (не показан на схеме). Наибольший шаг нарезаемой резьбы определяется прочностью зоны закругления вершины

Пластины с полным и неполным профилем

Пластины с неполным профилем обрабатывают впадину резьбы, не достигая вершины (см. рис. 1). Одна пластина может обрабатывать различные виды шагов, вплоть до самого крупного (с наименьшим количеством ниток на дюйм), что определяется прочностью зоны закругления режущей кромки.

Радиус закругления режущей кромки должен быть достаточно малым, чтобы пластина могла обрабатывать резьбы разного размера. Для небольших шагов требуется очень малый радиус, при этом пластина проникает глубже. Например, для обработки резьбы с шагом 8 ниток на дюйм пластиной с неполным профилем необходима глубина врезания 2,7 мм, в то время как та же самая резьба, нарезаемая полнопрофильной пластиной, требует глубины 2 мм. При этом пластина с полным профилем позволяет получить более прочную резьбу. Более того, для обработки резьбы такой пластиной требуется в четыре раза меньше проходов.

Рис. 2. Многозубые пластины имеют ряд последовательных зубьев. Это позволяет увеличить эффективность нарезания резьбы, но усилия резания при этом высоки

Многозубые пластины

Многозубые пластины имеют ряд последовательно расположенных зубьев, где каждый последующий зуб врезается во впадину резьбы глубже, чем предыдущий (см. рис. 2). Количество шагов, требуемых для нарезания резьбы такой пластиной, может быть сокращено на величину вплоть до 80 процентов. Срок службы инструмента значительно больше, чем у однозубых пластин, поскольку на последний зуб приходится лишь половина или третья часть от общего снимаемого металла.

Однако из-за высоких усилий резания данные пластины не рекомендуются для тонкостенных деталей – во избежание сильных колебаний. Кроме того, конструкция заготовки, обрабатываемой такой пластиной, должна иметь достаточно канавок для выхода всех зубьев из зоны резания.

Глубина врезания на проход

Глубина врезания на проход – крайне важный параметр нарезания резьбы. Каждый последующий проход задействует бо́льшую часть режущей кромки пластины. Если глубина врезания на проход постоянна (что не рекомендуется), то усилие резания и интенсивность съема металла могут существенно увеличиваться с каждым проходом.

Например, при нарезании 60-градусной резьбы с постоянной глубиной врезания 0,25 мм на проход, при втором проходе снимается в три раза большее количество металла, чем при первом. И с каждым следующим проходом количество снимаемого металла увеличивается в геометрической прогрессии.

Чтобы избежать этого и сохранить более практичные усилия резания, с каждым проходом глубину врезания необходимо уменьшать.

Рис. 3. Выбор угла врезания оказывает существенное влияние на эффективность процесса

Методы врезания

Существует как минимум четыре метода врезания (см. рис. 3). Мало кто знает, насколько сильно выбор определенного метода может повлиять на эффективность нарезания резьбы.

А. Радиальное врезание

Хотя это самый распространенный метод нарезания резьбы, он наименее рекомендован. Если резец подается радиально (перпендикулярно к оси заготовки), металл снимается с обеих сторон профиля резьбы, в результате чего формируется стружка в форме буквы V. Такая форма стружки трудно поддается разлому, поэтому стружкоотвод может представлять проблему. Кроме того, на обе стороны режущей кромки оказывается сильное тепловое и ударное воздействие, что значительно сокращает срок службы инструмента по сравнению с другими методами врезания.

Рис. 4. Вместо формы буквы V в результате одностороннего бокового врезания образуется стружка, аналогичная получаемой при стандартном точении

В. Одностороннее боковое врезание

В этом методе направление врезания параллельно одной стороне резьбы, и инструмент, как правило, движется вдоль линии под углом 30º. В результате образуется стружка, аналогичная получаемой при обычном точении (см. рис. 4). В сравнении с радиальным врезанием формирование стружки и отделение от режущей кромки происходит легче, что гарантирует лучший отвод тепла. Однако при таком методе вместо резания происходит трение вспомогательной режущей кромки о боковую поверхность резьбы. Это приводит к истиранию, негативно влияет на качество обработки поверхности и может вызывать вибрации.

С. Модифицированное одностороннее боковое врезание (рекомендуется)

Данный метод похож на метод одностороннего бокового врезания, за исключением того, что угол врезания меньше угла профиля резьбы – менее 30º. Он сохраняет преимущества метода одностороннего врезания, при этом проблемы, связанные со вспомогательной кромкой, отсутствуют. Наилучший результат обеспечивается с углом врезания 29½º, но на практике приемлем любой угол от 25 до 29½º.

D. Двухстороннее боковое врезание

В этом случае пластина подается попеременно вдоль обеих сторон профиля резьбы и, следовательно, в процессе задействуются обе стороны режущей кромки. Это позволяет распределить нагрузку и способствует увеличению срока службы инструмента. Однако такое врезание также может вызвать проблемы с отводом стружки, что может ухудшить качество поверхности и стойкость инструмента. Данный метод обычно используется лишь при очень больших величинах шага и для таких форм резьбы, как трапецеидальная и ACME.

Рис. 5. Регулировка относительно угла подъема винтовой линии, как в «наклонной» пластине справа, позволяет выравнивать задние углы главной и вспомогательной кромок. Это обеспечивает более равномерный износ

Выравнивание задних углов

Некоторые резьбовые пластины и державки имеют возможность точного наклона пластины в направлении врезания при изменении угла подъема винтовой линии. Это свойство обеспечивает высокое качество резьбы, предотвращая трение пластины о боковую поверхность профиля. Оно также позволяет продлить срок службы резца в силу равномерного распределения усилий резания по всей длине режущей кромки.

Пластина, не имеющая такой возможности, где режущая кромка подается параллельно осевой линии заготовки, образует неравные задние углы главной и вспомогательной кромок пластины (см. рис. 5). В частности, при крупном шаге это неравенство может стать причиной трения кромки о поверхность профиля резьбы.

Регулируемые системы позволяют изменять угол наклона пластины путем воздействия на головку державки с помощью опорных пластин. Точная регулировка получается в результате выравнивания углов главной и вспомогательной кромок, благодаря чему износ становится более равномерным.

Рис. 6. Данный специальный резьбонарезной инструмент используется для одновременной обработки двух отдельных резьб на шестишпиндельном токарном станке. Резьбы обрабатываются по отдельности. Используемые здесь пластины предназначены для резьбофрезерного инструмента, но в данном случае они применяются в качестве токарных

Миниатюризация и специализация

Резцы со вставными пластинами обеспечивают нарезание внутренней резьбы в отверстиях диаметром вплоть до 7,6 мм. Использование токарных инструментов для нарезания резьбы в таких малых отверстиях дает множество преимуществ. Качество формируемой резьбы, как правило, выше, конструкция пластины способствует отводу стружки из отверстия с незначительным ущербом для резьбы, а возможность индексации пластин позволяет снизить затраты на оснастку.

Для подобных инструментов обычно используется твердый сплав, позволяющий выполнять обработку на низких скоростях. Что же касается нарезания резьбы в малых отверстиях, использование низкой скорости резания является единственно возможным вариантом ввиду ограничений по кинематике станка.

Технологические инновации расширили сферу применения резьбонарезных инструментов, и переход к нарезанию внутренней резьбы малого диаметра резцами – яркий тому пример. Несмотря на широкую номенклатуру стандартных инструментов, производители продолжают сталкиваться с определенными проблемами, оправдывающими применение специализированной оснастки (см. рис. 6.). Особая оснастка, проектируемая в сотрудничестве с поставщиком, – это возможность, которой нельзя пренебрегать при поиске рациональных параметров резца для конкретного вида работ.

Источник материала: перевод статьи
Threading On A Lathe,
Modern Machine Shop

Автор статьи-оригинала:
Стюарт Палмер (Stuart Palmer)

 

Об авторах:

Стюарт Палмер (Stuart Palmer) – маркетолог израильской компании-производителя режущих инструментов Vargus Ltd. , расположенной в г. Нагария.

Майк Канаговски (Mike Kanagowski) – директор компании VNE Corp., которая является партнером Vargus Ltd. и находится в г. Джейнсвилл, штат Висконсин (США).

Процедура нарезания резьбы на токарном станке

Прежде чем говорить о том, как нарезать резьбу на токарном станке, очень важно знать, что такое резьба? С точки зрения непрофессионала, резьба представляет собой «ряд гребней и впадин» или «спиральных канавок», образованных вдоль цилиндрической или конической поверхности. Технически он определяется как спиральный гребень с однородным поперечным сечением, огибающий цилиндрическое или коническое тело. Резьбы обычно классифицируются как наружная резьба и внутренняя резьба и иногда называются наружной и внутренней резьбой. Резьба может использоваться в качестве крепежных элементов или датчиков движения или, среди прочего, для преобразования вращательного движения в линейное движение.

Инструмент для внутренней резьбы

После того, как мы познакомились с резьбой, давайте поговорим о токарных станках. Токарный станок — это машина, которая используется для придания формы дереву, металлу и т. д. путем удаления материала. Токарные станки могут выполнять различные операции, такие как точение, накатка, чистовая обработка и т. Д. В токарном станке заготовка вращается вдоль оси вращения, и для выполнения различных операций с заготовкой используются разные станки.

Некоторые основные термины для резьбы:

1. Шаг: Он определяется как расстояние между двумя точками, измеренное от одной точки на резьбе до другой точки в аналогичном положении на непрерывной резьбе, параллельно оси цилиндра.

2. Шаг: Определяется как расстояние, на которое резьба перемещается в осевом направлении во время полного оборота.

3. Большой диаметр: это максимальный диаметр резьбы, измеренный в противоположном направлении от одной вершины к другой.

4. Внутренний диаметр: это наименьший диаметр резьбы, измеренный в противоположном направлении от одного корня к другому.

5. Количество витков на дюйм: Как следует из названия, это количество витков на дюйм. Его измеряют, помещая шкалу рядом с резьбой и подсчитывая количество шагов.

6. Глубина: расстояние, измеренное между вершиной и корнем в направлении, перпендикулярном оси цилиндра.

Инструмент для внешней резьбы

Процедура нарезания резьбы на токарном станке:

Теперь обсуждается нарезание резьбы на токарном станке. Чтобы нарезать резьбу, сначала рассчитываются шаг, шаг, большой диаметр, меньший диаметр и глубина. Для нарезания резьбы используется однолезвийный токарный инструмент с твердосплавной пластиной. Теперь выполните следующие действия.

Сначала заготовка обрабатывается до большого диаметра нарезаемой резьбы с помощью токарного центра.

Теперь заготовка помещена в патрон для нарезания резьбы между центрами. Патрон соединен со шпинделем, который находится в зацеплении с ходовым винтом. Для обеспечения правильного соотношения скоростей шпинделя и ходового винта используется быстросменный редуктор.

Поэтому быстросменный редуктор настраивается в соответствии с требуемым шагом резьбы.

Используйте калибр для резьбы, чтобы выровнять головку с заготовкой под углом.

Теперь переместите резьбовую головку к заготовке, используя комбинированную подачу и поперечную подачу.

Микрометр должен быть установлен на ноль для обеих подач.

Благодаря вращению ходового винта каретка скольжения перемещается на заданное расстояние при каждом рабочем обороте. Это достигается путем установки полугайки затворной рамы в зацепление с ходовым винтом.

Полугайка или разрезная гайка должны срабатывать точно в заданное время, чтобы обеспечить правильную непрерывную резку. Это может быть достигнуто с помощью диска или циферблата для нарезки нити. Этот циферблат прикреплен к ползунку и приводится в движение червячной передачей, прикрепленной к ходовому винту. Этот шаг известен как отслеживание резьбового инструмента.

Поверхность циферблата разделена на четное количество полных и половинных делений.

Если разрезная гайка не зацеплена, а ходовой винт вращается, то также вращается циферблат с резьбой.

Теперь, если количество обрезаемых нитей четное число, то накидная гайка должна срабатывать при совпадении любой из линий на шкале резьбы с нулевой линией, а при нечетном количестве обрезаемых нитей число, любая из пронумерованных строк должна совпадать с нулевой строкой.

Очистите деталь без использования смазки. Отсоедините полугайку на краю разреза, остановите токарный станок и выйдите из инструмента, используя поперечную подачу. Верните карету в исходную точку.

Теперь проверьте шаг резьбы с помощью шагомера. Если все верно, переходите к следующему шагу.

Используя смазочно-охлаждающую жидкость, подайте компаунд в первый проход на расстоянии от 0,20 до 0,50 мм. По мере приближения к последнему проходу уменьшите глубину резания до 0,025–0,075 мм.

Этот процесс продолжается или продолжается до тех пор, пока резьба не станет ближе к желаемой глубине или в пределах 0,025 мм от конечной глубины.

Затем выполняется окончательный рез глубиной от 0,025 до 0,075 мм.

Теперь проверьте размеры с помощью резьбового микрометра или с помощью трехпроводной системы.

После этого срежьте фаски на концах резьбы, чтобы не повредить их.

Компания также предоставляет Инструмент для ремонта резьбы . При необходимости обращайтесь к нам

Как нарезать резьбу на токарном станке

васкон2196
Известный член