Справочник технолога-машиностроителя 2
Глава 3. МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Накатывание резьбы применяется для ме­таллов с σ_в ≤ 850 МПа и твердостью до HRC 37.

Инструменты для накатывания наружных резьб

Основные способы накатывания резьб, ис­пользуемые в машиностроении, и области их применения приведены а табл. 149.

Накатывание плоскими плашками осущест­вляют на резьбонакатных станках и резьбонакатных автоматах. Плашки работают в ком­плекте из двух штук: одна плашка неподвиж­на, а другая совершает возвратно-поступатель­ное движение. Направление угла подъема резьбовых гребней на плашках противополож­но направлению накатываемой ими резьбы.

Размеры плашек для накатывания метри­ческих резьб диаметром от 1,6 до 27 мм регла­ментированы ГОСТ 2248-80 (табл. 150). Раз­меры плашек для накатывания резьб диаме­тром менее 1,6 и более 27 мм зависят от типа станка и определяются в каждом конкретном случае.

Резьбонакатные плоские плашки при накаттывании резьб на изделиях с σ_в ≤ 600 МПа изготовляют из сталей X12M, Х6ВФ, Х12Ф1 (допускается марку Х12М не маркировать). При накатывании резьб на изделиях с σ_в = 850 МПа плашки изготовляют из стали 6Х6В3МФС. Твердость резьбонакатных пла­шек HRC 57-60.

Плоские резьбонакатные плашки обеспечи­вают получение на изделии резьбы 6-й степени точности по ГОСТ 16093-81.

Основным элементом, определяющим про­цесс формирования резьбы при накатывании плашками, является заборная часть.

На подвижной плашке (рис. 36,а) для резьб с шагом до 1 мм нитки по всей длине фрезе­руют параллельно основанию; для резьб с ша­гом 1,25 мм и более заборную часть шлифуют поверху под углом φ = 0º7' ÷ 0°21'.

На неподвижной плашке (рис. 36,б) нитки на заборной части фрезеруют по всему профи­лю под углами β = 3º и φ = 0º для резьб с ша­гом Р ≤ 1,0 мм и под углами β = 5° и φ = 0°7' ÷ 0°22' для резьбы с шагом св. 1,0 мм.

С целью лучшего захвата заготовок на за­борной части плашек l, начиная с шага резьбы 1,25 мм, делают поперечные канавки с шагом 3—4 мм и глубиной 0,3—0,4 мм.

Режимы накатывания  резьбы  плашками. Среднюю скорость накатывания (м/мин) и ча­стоту вращения заготовки (об/мин) рассчиты­вают по формулам

где L_{н п} — длина неподвижной плашки, мм; d₂ — средний диаметр накатываемой резьбы, мм; l — путь ползуна с плашкой, мм; n — чис­ло двойных ходов в минуту.

Усилия накатывания плоскими плашками: радиальная  составляющая  (нормальная к профилю резьбы)

тангенциальная составляющая (по образу­ющей профиля)

Р_т = (0,15 ÷ 0,18)Р_R,

где l_р — длина накатываемой резьбы, мм; Н₁ — высота профиля; r — радиус заготовки в мм; Р — шаг резьбы, мм; a — угол профиля резьбы; ω — угол подъема винтовой поверх­ности резьбы; НВ — твердость материала по Бринеллю; t_в - глубина резьбы, мм.

Накатывание роликами с радиальной пода­чей роликов применяют для метрических резьб диаметром 3 — 68 мм с шагом 0,5 - 6,0 мм. На­катывание производят на резьбонакатных станках комплектами резьбонакатных роликов, состоящих из двух штук. Оси роликов парал­лельны оси накатываемой заготовки, которая свободно вращается и перемещается в ра­диальном направлении одним из роликов.

Резьба роликов; для правых резьб —левая многозаходная, для левых резьб — правая многозаходная. Число заходов колеблется от 2 до 52; большее число заходов соответствует меньшим диаметрам резьб и меньшим шагам.

Размеры роликов и допускаемые отклоне­ния элементов профиля регламентированы ГОСТ 9539-72.

По ГОСТ 9539 — 72 предусмотрено изго­товление резьбонакатных роликов двух точ­ностей; 1 — ролики повышенной точности; 2 — ролики нормальной точности.

Размеры роликов (рис. 37) колеблются в пределах, мм: D_нар = 75 ÷ 207; В = 25 ÷ 125; d = 45 ÷ 100.

Ролики точности 1 обеспечивают получе­ние на изделиях резьбы с полем допуска не ниже 4h, ролики точности 2 - с полем допуска не ниже 6h по ГОСТ 16093-81.

Допускаемые отклонения параметров на­катных роликов приведены в табл. 151.

Резьбонакатные ролики изготовляют из стали марок Х12М, Х6ВФ, Х12Ф1 для изделий с твердостью НВ 160 — 200; из стали 6Х6В3МФС - для изделий с НВ 370-400.

При накатывании резьбы диаметром менее 3 мм применяют специальные накладные го­ловки к резьбонакатным станкам.

Режимы накатывания роликами. Ра­диальные подачи могут быть выбраны по табл. 152; число оборотов, которое делает за­готовка за время профилирования резьбы, приведено в табл. 153.

Скорость накатывания зависит от материа­ла накатываемой детали; для латуни 100- 120; мягкой стали 80—100; стали средней твердо­сти 40—60; твердой стали 15—20; титановых сплавов 12 — 14 м/мин.

Силы накатывания метрической резьбы рассчитывают по формулам

где Р_R — радиальная сила, Н; σ_т — предел текучести металла в момент накатывания, МПа; D_H — наружный диаметр ролика, мм; Е — модуль продольной упругости металла, МПа; d₁ — внутренний диаметр накатываемой резьбы, мм; а — ширина впадины резьбы, мм; d_заг — диаметр заготовки, мм; а – угол профиля резьбы. ...°; К — число накатываемых ниток резьбы; Р_τ - тангенциальная сила, соз­дающая момент вращения заготовки вокруг оси, Н.

Накатывание резьбы резьбонакатными го­ловками производят на токарно-винторезных, сверлильных, болторезных станках и токарных автоматах.

Наибольшее распространение получили се­рийно выпускаемые раскрывающиеся резьбо­накатные головки осевого типа модели ВНГН (вращающиеся) для накатывания наружных остроугольных резьб и резьбонакатные голов­ки модели ВНГН-трап для накатывания на­ружных трапецеидальных резьб.

Помимо этих головок применяют резьбо­накатные невращающиеся головки типа НГН, а также головки других конструкций, предназ­наченные ДЛЯ накатывания одно- и многозаходных правых и левых резьб на сплошных и полых заготовках.

Головки работают по принципу самозатя­гивания, т. е. поступательное движение голов­ки обеспечивается сцеплением резьбы роликов с резьбой изделия. Принудительную подачу рекомендуется применять только до момента захвата заготовки накатными роликами. Резь­ба роликов кольцевая.

Резьбонакатные ролики имеют заборную и калибрующую части. Комплект роликов данного шага резьбы накатывает резьбу лю­бого диаметра в пределах диапазона диамет­ров данной головки. Ролики в комплекте от­личаются порядковым номером, определяю­щим величину смещения резьбы от торца ролика, которая изменяется у каждого после­дующего ролика на величину, равную шагу резьбы, деленному на число роликов в ком­плекте. Это смешение необходимо для образо­вания непрерывной винтовой линии на на­катываемой детали..

Для накатывания левой резьбы необходи­мо иметь специальные корпуса головок с обратным (по сравнению с правой резьбой) расположением наклона отверстий под оси роликов.

Нераскрывающиеся нерегулируемые голов­ки отличаются от регулируемых отсутствием ряда деталей, обеспечивающих регулирование положения роликов, т е. более простой кон­струкцией.

Для обеспечения продольной подачи голов­ки вдоль оси детали и предотвращения иска­жения профиля накатываемой резьбы оси ро­ликов повернуты относительно оси детали на угол β, приблизительно равный углу подъема резьбы,

где P — шаг резьбы, мм; d₂ — средний диаметр резьбы, мм.

В зависимости от диаметра, шага и ви­да резьбы выбирают типоразмер головки (табл. 154, D_н — диаметр накатного ролика).

Диаметр заготовки под накатывание при­близительно равен среднему диаметру резьбы. Ориентировочные величины диаметров заго­товок для метрических резьб приведены в табл. 155.

Для резьб с крупным шагом и высокопла­стичных материалов диаметр заготовки выби­рают ближе к максимальному размеру (см. табл. 155). Для заготовок из материала с отно­сительным удлинением δ > 50% диаметр стержня под накатывание может превышать максимальный размер.

Ориентировочный диаметр заготовки под накатывание трапецеидальных резьб рассчиты­вают по формуле

где d — наружный диаметр резьбы; d₁ — внутренний диаметр резьбы.

Для метрических и трапецеидальных резьб окончательный диаметр заготовки d_заг опреде­ляется пробным накатыванием.

На конце заготовок на длине 2 — 2,5 шага накатываемой резьбы следует делать фаску под углом 10° к оси заготовки.

При эксплуатации головок не следует до­пускать обкатывания наружного диаметра резьбы изделия, так как это приводит к по­ломке роликов.

Рекомендуемые скорости накатывания и, потребляемая мощность N_e и основное время t₀ при длине резьбы l₀ = 10d при накатывании на стайках 16К20 и подобных моделях приве­дены в табл. 156. Накатывание производится резьбонакатными головками с тремя накатны­ми роликами из стали Х12М (охлаждение сульфофрезолом).

В случае применения станков повышенной мощности или станков с автоматическим цик­лом работы скорость накатывания может быть повышена до 70—80 м/мин для мелких метрических резьб и до 25 м/мин для крупных метрических и трапецеидальных резьб. Это не оказывает существенного влияния на стой­кость роликов за исключением накатывания крупных трапецеидальных резьб на аустенитных коррозионно-стойких сталях. Стой­кость роликов снижается в 2 — 3 раза, если при накатывании предусмотрено свинчивание го­ловки с готовой резьбы.