Накатные плашки. Накатывание резьбы. Требования к материалам для метчиков-раскатников

Востребованным и по-настоящему универсальным вариантом накатывания на сегодняшний день признается накатка резьбы с применением специальных роликов. Этот способ отличается уникальным технологическим потенциалом при производстве резьб разной точности, протяженности и сечения.

1

Под накатыванием роликами понимают операцию пластического холодного деформирования поверхности обрабатываемой детали, при которой металл подвергается высокому давлению.

В результате этого между резьбовыми витками наблюдается явление заполнения впадины, что приводит к формированию требуемой резьбы. Причем подобное деформирование происходит без снятия стружки с заготовки.

Достоинствами данной методики признаются далее приведенные факты:

• верхняя часть детали характеризуется очень малым уровнем шероховатости;
• показатель усталостной прочности изделия находится на высоком уровне;
• производительность операции в несколько раз выше, нежели при использовании стандартной методики, когда резьба нарезается;
• высокая величина твердости и стойкости против эксплуатационного износа, а также прочностного показателя поверхности заготовки, обусловленная наклепом.

К недостаткам накатки роликами относят то, что, во-первых, по сравнению с процессом она менее точна, во-вторых, требуются достаточно дорогие приспособления для осуществления технологического процесса. Кроме того, при использовании роликов важно грамотно выбирать режим обработки и очень точно рассчитывать геометрические параметры рабочего инструмента и детали. Если эти условия не будут выполнены, возрастает вероятность образования ряда негативных явлений:

• отслаивание металла по резьбе;
• чешуйчатость заготовки;
• большой перенаклеп.

Все упомянутые недостатки и преимущества технологии обусловили то, что чаще всего выполнение резьбы роликами используется в крупносерийном и массовом производстве.

2

Для упорных, метрических, трапецеидальных и других по профилю резьб применяются плоские резьбонакатные плашки. Данный вид инструмента хорошо зарекомендовал себя также для выполнения винтовых и кольцевых канавок на пластичных деталях, разнообразных рифлений и шурупных резьб.

Используются не отдельные плашки, а их комплект из двух штук. Одна из них соединена с ползуном металлообрабатывающего агрегата, что позволяет ей осуществлять движение возвратно-поступательного характера. Вторая монтируется на рабочей поверхности станка неподвижным образом. Движущаяся плашка при перемещении агрегата захватывает изделие, которое требуется обработать, и по неподвижной плашке осуществляет его прокатку.

Для нанесения внутренних резьб применяют раскатники – похожие на специальные стержни, на которых уже имеется резьба. Они снабжены хвостовиком, калибрующей и заборной частью. Резьба на заготовке получается за счет пластического деформирования (аналогично обработке роликами). Раскатники рекомендуется применять для работы с цветными листовыми металлами, мягкими и вязкими марками стали, материалами с высоким уровнем пластичности.

3

Все описанные выше способы выполнения резьбы по своим технологическим возможностям ощутимо уступают методике, при которой используются ролики. Как правило, применяется два ролика (иногда их может быть три или четыре). А сам рабочий процесс производится на универсальных либо специальных станках для накатки резьбы.

Существует три варианта накатывания резьбы роликами в зависимости от того, каким образом резьбонакатной станок подает рабочий инструмент и изделие: с тангенциальной подачей детали; с радиальной подачей роликов; с осевой подачей заготовки.

Тангенциальная схема обеспечивает высокую производительность агрегата. Она может выполняться подачей:

• двух роликов цилиндрической формы, каждый из которых имеет собственную окружную скорость;
• двух пар роликов затылованного типа либо просто двух таких роликов;
• двух роликов затылованного типа в центрах.

Отличие цилиндрических приспособлений от затылованных заключается в том, что у вторых имеется не только калибрующая и заборная части, но еще и сбрасывающая. По стоимости затылованные ролики дороже обычных, а использовать их можно как на простых станках, на которых шпиндельные узлы находятся в фиксированном положении, так и на специальных полуавтоматических резьбонакатных установках.

В тех случаях, когда применяются две пары затылованных роликов, процесс накатывания резьбы ускоряется. Резьбу можно наносить одновременно на два конца изделия или же обрабатывать сразу две детали. А при монтаже заготовки в центрах станка следует пользоваться крупными по сечению роликами (от 20 до 30 сантиметров).

Более популярным способом накатки резьбы является вариант, когда ролики подаются радиально. Востребованность этой методики обусловлена в первую очередь простотой используемого инструмента и необходимой для выполнения операции оснастки. Обычно накатка производится при помощи двух вращающихся роликов. Радиальную подачу при этом имеет лишь один из них.

При радиальной подаче применяются только цилиндрические ролики, которые соответствуют положениям Государственного стандарта 9539. Они бывают нормальной и повышенной точности, предназначены для нарезания резьбы сечением от 3 до 68 миллиметров (шаг варьируется от 0,5 до 6 миллиметров). Посадочное отверстие таких цилиндрических приспособлений может иметь следующие размеры – 45, 80, 54 или 63 миллиметра.

Геометрические параметры роликов цилиндрической формы устанавливают посредством проведения специальных расчетов, при которых во внимание принимается уровень точности, шаг, сечение и протяженность резьбы, которую требуется произвести. Очень важным представляется и то, чтобы винтовая линия на резьбе и на роликах характеризовалась идентичными углами подъемов. Именно по этой причине на роликах резьба выполняется многозаходной.

Если на изделие необходимо накатать длинную резьбу, в большинстве случаев применяется схема осевой подачи детали. Она производится на средней скорости порядка 9 тысяч миллиметров в минуту. Данная схема реализуется крайне редко, так как при ней отмечается уменьшение прочности инструмента, вызванное проскальзыванием витков обрабатываемого изделия и роликов, а также наличие погрешности шага (на каждые 10 сантиметров длины около 10 микрометров).

4

Для накатки резьбы используются полуавтоматические станки с двумя либо тремя роликами. Любой резьбонакатной станок состоит из двух основных частей:

• гидравлического привода, который необходим для формирования накатывающего усилия для деформирования изделия и формирования требуемой резьбы;
• устройства для вращения в одном направлении роликов.

Такие агрегаты могут функционировать в следующих рабочих режимах: автоматический и полуавтоматический; наладочный; работа без отвода резьбонарезной головки на упоре.

Некоторые станки, кроме того, оснащаются дополнительными приспособлениями, что значительно расширяет их рабочие возможности и ускоряет процесс накатывания резьбы роликами. Например, механизм поворота шпиндельного узла дает возможность выполнять операцию с осевой подачей, а устройства автозагрузки и автовыгрузки изделий позволяют интегрировать оборудование в линии и мощные комплексы крупносерийного производства.

Небольшой обзор популярных резьбонакатных агрегатов:

• "PEE-WEE": экономичные, высокотехнологичные и надежные установки из Германии с различными показателями давления накатки (5–60 тонн). Все модели снабжаются на заводе механизмом автоматической загрузки деталей, могут оснащаться шпинделями наклонного типа, что обеспечивает возможность работы с профилями большой длины.
• "PROFIROLL": немецкие станки, отличающиеся простой переналадкой, оборудованные качественной и понятной системой управления. Нельзя не отметить их долговечность и простоту обслуживания.
• "В28": недорогое белорусское оборудование для радиальной и осевой обработки с усилием сжатия от 80 (модель "В28-80") до 630 ("В28-630") кН.
• Станки от Азовского комбината кузнечно-прессового оборудования: "A9527", "A9524", "AA9521.02 (03)" и другие.

Кроме нарезания резьбы круглыми плашками и раздвижными клуппами, применяют резьбонакатные плашки для накатывания резьб. В данном упражнении рассматривается накатывание резьб резьбонакатными плашками типа НП1 с диапазоном диаметров резьбы 4-6 мм.

В резьбонакатную плашку НП1 можно установить следующие комплекты роликов для накатки резьбы с шагом (мм): М4 - 0,7; М5 - 0,8; М6 - 1.

Перед накатыванием резьбы следует выполнить ряд подготовительных работ.

1. Подготавливают заготовку (болты, винты, шпильки) к накатыванию резьбы:

а) проверяют диаметр заготовки, который должен соответствовать размеру, указанному в табл. 6.

Таблица 6. Диаметр заготовок под накатывание резьбы, мм

Примечание . Все размеры даны в миллиметрах.

б) снимают напильником заходную фаску на конце заготовки под углом 10° к оси, чтобы диаметр на переднем конце заходной части был равен внутреннему диаметру резьбы минус ~0,3 мм;

в) заготовку устанавливают и зажимают в тисках в вертикальном положении.

2. Резьбонакатные плашки, находящиеся в разобранном состоянии, подготавливают к работе:

а) в зависимости от диаметра и шага резьбы к плашке подбирают резьбонакатные ролики;

Рис. 195. Резьбонакатные ролики:
а - установка н закрепление роликов в корпусе плашки; б - расположение роликов в корпусе плашки; в - положение зубчатых венцов осей и зубьев колеса в корпуce плашки

б) оси роликов 1 (рис. 195) устанавливают передним торцом с буртиком на плоскость верстака;

в) эксцентрическую шейку оси роликов 2 смазывают тавотом и надевают на нее резьбонакатные ролики 3;

г) ролики (в сборе) вставляют осями в отверстия корпуса 4 в порядке восходящих номеров, обозначенных на роликах и на корпусе метками 1-3 (рис. 195, б), а с противоположной стороны корпуса (рис. 195, в) зубчатые венцы осей 5 должны быть сопряжены с зубьями зубчатого колеса 6;

д) в выточку корпуса вставляют зубчатое колесо 6 (см. рис. 195, в) так, чтобы зубчатые венцы осей 5 были сопряжены с зубьями зубчатого колеса, а выступ В был расположен между двумя регулировочными стопорными винтами 9;

е) оси роликов закрепляют (предварительно) в корпусе гайками 5 с шайбами 7 (рис. 195, а);

ж) ролики устанавливают на требуемый размер резьбы; для этого резьбовой калибр или болт устанавливают по оси плашки между тремя роликами;

з) ролики сближают так, чтобы гребни их резьбы плотно охватывали резьбу калибра (болта). Сближение выполняется двумя регулировочными стопорными винтами 9, один из них вывертывают, а другой завертывают в корпусе 4. При этом завертываемый винт 9, перемещая выступ В, одновременно поворачивает зубчатое колесо 6 и эксцентрическую шейку осей роликов 2, которые сближают резьбонакатные ролики (рис. 195, а, в).

После установки роликов на размер центральное зубчатое колесо 6 стопорят винтами 9 и окончательно зажимают оси роликов 1 гайками 8;

и) калибр (болт) вывертывают из роликов и проверяют свободное вращение на шейках осей.

3. Прием накатывания резьбы состоит в следующем:

а) на нарезаемый конец заготовки накладывают плашку, при этом заходная фаска должна войти без перекоса между тремя резьбонакатнымн роликами плашки;

б) правой рукой охватывают плашку, надавливая на нее вниз, а левой рукой поворачивают плашку по часовой стрелке, применяя метод самозатягивания (рис. 196, а). Принудительная подача плашки на заготовку производится только в начале работы - до захвата роликами;

Рис. 196. Приемы работы:
а - резьбонакатной плашкой для самозатягивания; б - резьбонакатнымн плашками

в) после самозатягивания выполняют вращение плашки с помощью рукояток (рис. 196, б) накатывая резьбу за один проход на заданную длину;

г) обратным вращением плашки свертывают ее с резьбы, протирают чистой тряпкой и провертывают качество накатки калибром-кольцом.

После выполнения задания смывают смазочный материал, протирают инструмент чистой тряпкой и кладут на место.

Накатывание резьбы осуществляется при помощи давления, а не резания металла. При этом методе волокна материала не разрезаются, а деформируются пластически под воздействием резьбонакатных плашек или роликов, выступы которых вдавливаются в обрабатываемый металл. Полученная таким методом резьба имеет ровную, чистую и уплотненную поверхность.

Накатывается резьба в холодном состоянии. Материал изделия влияет весьма сильно на качество резьбы: высокое качество резьбы получается на изделиях из пластичного материала; на твердом материале резьба, в особенности крупная, накатывается на мощных станках с большими нагрузками.

Резьбу можно накатывать двумя способами: 1) плоскими накатными плашками и 2) накатными роликами (иногда их называют круглыми плашками).

На рис. 18 показана схема накатывания резьбы плоскими плашками. Плашка 1 неподвижна, а подвижная плашка 2 установлена на ползуне, совершающем прямолинейное возвратно-поступательное движение; 3 - деталь в положении до накатывания; 4 - деталь в положении после накатывания.

Рис.18. Схема накатывания резьбы плоскими плашками

Рабочая поверхность плашек имеет прямолинейную резьбу (развертку резьбы винта) с профилем и углом подъема, соответствующими

профилю и углу подъема накатываемой резьбы. Помещенная между плашками цилиндрическая заготовка в результате перемещения подвижной плашки 2 переходит из первоначального положения 3 в конечное 4 и при этом вследствие деформации металла приобретает резьбовую поверхность. Неподвижная плашка 1 имеет заборную часть, захватывающую заготовку и формирующую профиль резьбы, калибрующую часть, и сбег, обеспечивающий плавный выход заготовки из плашек. Подвижная плашка обычно изготовляется без заборной части.

При работе плоскими плашками возникают большие давления, Поэтому этим способом нельзя накатывать резьбы на недостаточно жестких или пустотелых заготовках.

Для получения требуемых размеров резьбы диаметр заготовки (d 3) должен быть примерно равен среднему диаметру резьбы. Его можно приближенно определить по формуле:

, мм,

где d 3 - диаметр заготовки в мм; d u - наружный диаметр резьбы в ни, d B - внутренний диаметр резьбы в мм.

Для накатывания резьбы плоскими плашками применяются специальныe станки, имеющие ползун, на котором крепится подвижная плашка. В зависимости от конструкции станка ползун с плашкой совершает возвратно-поступательное движение в вертикальной, горизонтальной или наклонной плоскости. гайконарезные станки с плоскими плашками изготовляются автоматически действующими (в редких случаях с ручной установкой заготовки). Заготовка накатывается за один двойной ход ползуна. Длина ползуна зависит от длины плашек. При особо глубокой резьбе, большом шаге резьбы и т. п. для образования полного профиля резьбы приходится прокатывать заготовку между плашками два раза.

Плоскими плашками большей частью накатывают болты, винты и реже шурупы, обычно получая при этом резьбу 3-го класса точности Используемые для этого станки производят 120--150 двойных ходов, а наиболее современные - до 280 двойных ходов в минуту. Более точная резьба накатывается при 30-40 двойных ходах в минуту. Резьбонакатные автоматы, работающие плоскими плашками, выпускаются нескольких типоразмеров. На этих станках можно накатывать резьбу диаметром от 2 до 25 мм и длиной до 125 мм. Станки имеют автоматические загрузочные устройства и обладают высокой производительностью.

Рис. 19. Накатывание резьбы роликами:

а - одним роликом; б - двумя роликами с винтовыми витками; в - двумя роликами с кольцевыми витками, наклоненными под углом подъема резьбы

В практике широкое распространение получило накатывание резьбы роликами (круглыми плашками) с радиальной, продольной и тангенциальной подачей.

Накатывание резьбы с радиальной подачей производится одним, двумя и тремя роликами. Накатывание резьбы диаметром от 5 до 25 мм одним роликом (Рис. 19,а) применяется на токарных и револьверных станках и

автоматax. Заготовка 1 зажимается в патроне или цанге станка, а

резьбовый ролик 2 - в державке 3, устанавливаемой в суппорте 4 или револьверной головке станка.

Нa ролике 2 резьба направлена противоположно по сравнению с накатываемой резьбой заготовки, т. е. правая резьба накатывается роликом с левой резьбой, и наоборот. Средний диаметр ролика, число заходов и длина хода резьбы должны быть кратными тем же параметрам накатываемой резьбы.

Накатывание резьбы одним роликом часто вызывает изгиб заготовки из-за односторонней радиальной силы, возникающей при накатывании.

Наибольшее распространение получил способ накатывания резьбы мя роликами (рис. 19, б). Заготовка 1 помещается на направляющей планке 2, располагаемой между роликами 3. Оба ролика вращают -в одну сторону, причем один из роликов получает радиальную подочу (по стрелке А).

Значительно реже накатывают резьбу тремя роликами. Радиальная подача в этом случае дается одновременно всем трем роликам, Центрирование заготовки производится самими роликами, причем не требуетстся никаких опор.

Скорость вращения роликов изменяется от 12 до 100 м/мин в зависимости от диаметра резьбы, точности ее и материала заготовки. При.накатке роликами можно получить резьбу 1-го и 2-го классов точности, а иногда и точнее.

Автоматы, накатывающие резьбу роликами, производительнее резьбонакатных автоматов, работающих плоскими плашками. Накатывание резьбы с продольной подачей осуществляется двумя, тремя и четырьмя роликами, снабженными заборными частями при постоянном межцентровом расстоянии. После предварительной осевой подачи накатывание осуществляется путем самозатягивания заготовки или головки с роликами.

Ролики применяются с винтовыми и кольцевыми витками. В первом случае оси роликов и накатываемой заготовки параллельны, а во втором - наклонены под углом подъема (рис. 19, в). Длина накатываемой этим способом резьбы практически не ограничена. Накатывание резьбы с продольной подачей применяется для резьб треугольного, трапецеидального и даже круглого профиля диаметром до 100 мм.

Окружные скорости применяются от 3 до 100 м/мин в зависимости главным образом от материала заготовки. Точность резьбы отвечает 2-му.классу. Точность резьбы выше 2-го класса достигается при работе с принудительной подачей вместо самозатягивания.

В настоящее время в промышленности широкое распространение получили процессы накатывания резьб. Процесс формообразования при накатывании происходит без снятия стружки. Он заключается в TGM, что рабочая часть накатывающего инструмента вдавливается в материал заготовки и в результате его пластического деформирования образует резьбу. Накатыванием можно получить резьбу 2-го класса точности и шероховатость поверхности 8-9-го класса. Процесс накатывания характеризуется высокой производительностью, повышенной прочностью и износостойкостью резьбы и оказывается экономичным в условиях серийного производства.

Наиболее широкое применение при массовой обработке резьб на деталях из конструкционных стилей и цветных металлов получило накатывание двумя плоскими плашками (риc. 176, а).

Комплект обычно состоит из трех роликов, устанавливаемых под углом 120°. Это обеспечивает хорошее центрирование заготовки. Ролики имеют кольцевую нарезку и свободно вращаются в корпусе плашки. Профиль витков роликов смещен один относительно другого на 1/3 шага, что необходимо для образования винтовой резьбы на заготовке. Ролики имеют заборную и калибрующие части, которые обеспечивают рациональное течение деформированного металла при накатывании резьбы с осевой подачей.

Плашки в конце рабочего хода не раскрываются и после окончания накатывания резьбы свинчиваются. Большую производительность обеспечивают резьбонакатные головки, которые выгодно отличаются от резьбонакатных плашек тем, что у них ролики в конце рабочего хода автоматически расходятся и головка выводится из соприкосновения с заготовкой без свинчивания. Накатные головки могут работать с вращением или без вращения, в зависимости от применяемого оборудования. Головки и плашки позволяют накатывать методом самозатягивания резьбу 2-го класса точности. Для получения более точных резьб необходимо применять принудительную подачу от ходового винта.

Методом накатывания можно обрабатывать также и внутренние резьбы. Для накатывания внутренних резьб большего размера применяют накатной ролик, который вводится в отверстие заготовки (рис. 178).

В процессе накатывания ролик и заготовка вращаются вокруг своих осей. Одновременно ролику сообщается радиальная подача, в результате чего ролик катится по отверстию и витки его резьбы, вдавливаясь в материал заготовки, формируют резьбу детали. При накатывании глубоких резьб инструменту сообщается осевая подача, что приводит к снижению усилий накатывания.

Накатывание внутренних резьб больших размеров производится также накатными державками и головками (рис. 179).

Рис. 179.

Накатка резьбы с помощью представляет собой бесстружечный процесс. На рабочую область инструмента нанесена спираль с равномерным шагом. Сечение метчика Centertap выполнено в форме многоугольника. Это обеспечивает равномерное постепенное вдавливание рабочей области в заготовку. Материал в пластичном состоянии подается от основания спирали бесстружечного метчика и дальше, что приводит к образованию на заготовке канавок нужной глубины и периодичности (т. е. внутренней резьбы).

Мы предлагаем купить инструмент для Centertap, имеющий широкую область применения. Он может использоваться для образования резьбы в заготовках из различных материалов. Сами метчики Centertap имеют покрытие TiN (из нитрида титана), что обеспечивает их повышенную износостойкость и поверхностную твердость, следовательно, долговечность.

CENTERDRILL (Германия)
ФОРМОВКА ОТВЕРСТИЙ ТРЕНИЕМ

ОСНАСТКА ДЛЯ ИНСТРУМЕНТА

Цены указаны в Евро, оплата по курсу ЦБ РФ, в т.ч. НДС 20%

Характеристики метчиков Centertap

Мы предлагаем купить инструмент для накатки резьбы со следующими размерами рабочей области:

• для метрической резьбы DIN 371 - 6HX TIN диаметром М2 - М10 и длиной 8-20 мм;
• для метрической резьбы DIN 376 - 6HX TIN диаметром М12 - М20 и длиной 24-32 мм;
• для дюймовой резьбы DIN 2189 - TIN диаметром G1/16 - G1 и длиной 18-30 мм;
• для метрической мелкошаговой резьбы DIN 374 - 6HX TIN диаметром М6 - М24 и длиной 13-28 мм.

Преимущества использования метчиков Centertap

Прочность резьбы . Накатка резьбы с помощью инструмента Centertap осуществляется посредством пластического деформирования, не прерывая «направление волокон». Это обеспечивает повышенные прочностные показатели и поверхностную твердость резьбы, позволяет использовать такие элементы в ответственных узлах и соединениях.

Увеличение шероховатости . Бесстружечные метчики Centertap выглаживают материал детали при накатке резьбы. Это позволяет увеличить надежность соединений, которые образуются с помощью крепежей, изготовленных по технологии пластичной деформации.

Стабильность и экономичность . Отсутствие стружки при накатке резьбы с помощью Centertap повышает стабильность технологического процесса, снижает себестоимость (по сравнению с нарезкой).

Универсальность . Инструмент для накатки резьбы Centertap может применяться и в сквозных, и в глухих отверстиях, глубина которых может быть большей, чем для нарезного оборудования. Это заметно расширяет сферу их применения.

Высокий эксплуатационный ресурс . У бесстружечных метчиков Centertap он выше, чем у нарезного инструмента. Описываемый инструмент также имеет увеличенную прочность, что обусловлено более значительным диаметром сердцевины. Это снижает риск поломки инструмента при накатке резьбы, а для заказчиков означает снижение расходов на обновление и ремонт металлообрабатывающего оборудования, минимизацию простоев производства.

Экономичность . Применение инструмента для накатки резьбы Centertap позволяет снизить расходы СОЖ, поскольку данная технология допускает использование распыления. Кроме этого, экономичность достигается за счет отсутствия необходимости в утилизации стружки.

Требования к материалам для метчиков-раскатников

• сравнительно небольшой прочностью (ее предел должен составлять σв ≤ 1200 МПа);
• относительным удлинением на уровне δ ≥ 10 %.

Кроме этого, выдвигаются следующие требования при использовании инструмента для накатки резьбы посредством пластической деформации:

• более высокая точность отверстий (по сравнению с технологией нарезки резьбы);
• несколько больший диаметр отверстия, чем под нарезку. Он должен быть примерно равным среднему диаметру резьбы. Больший диаметр снижает нагрузку на инструмент-раскатник и увеличивает стойкость.

Для накатки резьбы посредством пластической деформации может потребоваться более мощное (на 100-150 %) оборудование, чем при использовании незатупленных режущих инструментов. Также необходимо обеспечить надежное смазывание метчиков, ведь именно СОЖ снижает нагрузку, которая возникает при формировании резьбы, и препятствует налипанию материала. Для бесстружечных метчиков рекомендуется использовать графитосодержащие маслянистые СОЖ.

Инструменты Centertap советуют применять вместе с патронами, которые предназначаются и для деформирующих, и для режущих метчиков. Именно патрон обеспечивает осевую микрокомпенсацию смещений инструмента, которые возникают при обработке заготовок.

Специалисты компании «ПРАКТИКА» готовы более подробно проконсультировать по всем вопросам, связанным с особенностями выбора и использования инструментов для накатки резьбы Centertap, и предоставить всю необходимую техническую документацию.