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 - это процесс пластического деформирования материала заготовки. Накатной инструмент вдавливается в заготовку. Материал заготовки, деформируясь, заполняет впадину инструмента, формируя выступ обрабатываемой резьбы.

3.7.1 Для накатывания наружной резьбы применяют три способа: а) плоским инструментом с тангенциальной подачей - накатывание плоскими плашками; b) приводным круглым инструментом - накатывание роликами с радиальной подачей; c) неприводным круглым инструментом с тангенциальной подачей - накатывание роликами с осевой подачей.

a) Накатывание резьбы плоскими плашками

Рис. 21. 1

Резьба на плашках изготавливается с тем же профилем, что и обрабатываемая резьба, угол наклона резьбы на плашках изготавливается противоположным направлению резьбы у обрабатываемой детали. Длина плашек выбирается в зависимости от среднего диаметра резьбы по ГОСТ 2248-60. Плашки устанавливаются параллельно друг другу со сдвигом на 0,5 шага в середине плашек.

b) Накатывание резьбы цилиндрическими роликами с радиальной подачей инструмента

Рис. 22. 1

Ролики вращаются синхронно, для этого в станке предусмотрена соответствующая кинематическая связь. Один из роликов получает радиальное перемещение. На роликах изготавливается многозаходная резьба противоположного направления, но с одинаковым углом подъема с обрабатываемой деталью, поэтому

здесь d2 и D2- средние диаметры резьбы обрабатываемой детали и накатного ролика соответственно, а N и n- число заходов резьбы ролика и обрабатываемой детали.

здесь Т - длина хода резьбы у ролика

t - длина хода резьбы обрабатываемой детали.

Применяют ролики с открытым и закрытым контуром. У роликов с открытым контуром впадина резьбы не участвует в формировании вершины накатываемой резьбы, а потому не ограничивается точными размерами. У роликов с замкнутым контуром впадина резьбы формирует вершину накатываемой резьбы, и поэтому форма и размеры изготавливаются с соответствующими допусками. Ролики с замкнутым контуром применяются для изготовления резьб с посадками с натягом. Размеры роликов для накатывания метрических резьб регламентированы ГОСТ 9539-72.

c) Накатывание резьбы с осевой подачей.

Наибольшее распространение получил способ с роликами с кольцевой нарезкой. Преимущество этого способа заключается в том, что выбор роликов зависит только от шага накатываемой резьбы. В процессе работы ролики устанавливаются под углом к оси детали так, чтобы совместить направление витков нарезаемой резьбы кольцевой нарезки роликов (см. рис.).

Рис. 23. 1

Ролики со стороны входа детали в пространство накатки имеют конический заборный участок с углом 3ч50. при таком способе накатки ролики вращаются свободно под действием вращения заготовки, при этом заготовка имеет осевое перемещение на величину хода резьбы наоборот.

3.7.2 Накатывание внутренних резьб

Применяют в основном два способа получения внутренней резьбы пластическим деформированием с помощью метчиков- накатников, и с помощью самонарезающих винтов. Конструкция метчика- накатника показана на рис.

В поперечном сечении рабочая часть раскатника имеет форму многогранника со скругленными гранями. Заборная часть представляет собой коническую резьбу с полным профилем, угол 5ч100, число граней для резьб до М6-3, до М20- 6. Диаметр заготовки под накатку резьбы определяют исходя из баланса металла до раскатки и после ее

здесь d- наружный диаметр раскатника;

P- шаг резьбы;

dср- средний диаметр резьбы раскатника;

d1- внутренний диаметр резьбы.

Накатывание является одним из самых прогрессивных методов образования резьбы на различных деталях и в первую очередь на винтах, шпильках и метчиках. В настоящее время процесс накатывания резьбы получил особенно широкое применение при массовом и крупносерийном производствах. Например, в производстве метчиков он почти вытеснил все другие методы получения резьбы.

Процесс накатывания

При накатывании в результате воздействия больших радиальных сил витки резьбы инструмента деформируют металл заготовки и образуют на ней резьбу. Обработанный поверхностный слой металла получает более высокие механические свойства (повышение твердости и прочности). Это обусловлено тем, что при накатывании волокна не перерезаются, как это имеет место при нарезании резьбы любым режущим инструментом, а деформируются согласно конфигурации резьбы. Метчики с накатанной резьбой могут обладать повышенной стойкостью благодаря уплотнению поверхностного слоя. Однако при неправильно выбранном материале или технологическом процессе может иметь место образование поверхностной чешуйчатости и отслаивание материала по резьбе.

В практике получили распространение два типа накатных инструментов: плашки (рис. 366, а) и ролики (рис. 366, б). Оба инструмента работают комплектом, состоящим из двух штук.

Накатывание роликами

Накатывание роликами является более совершенным процессом по сравнению с накатыванием плашками . Ролики по сравнению с плашками работают с малыми давлениями, возникающими в процессе накатывания. Это позволяет получать резьбу на полых или тонкостенных деталях, а также на деталях с повышенной твердостью (до HRC 35-40).

Резьба на ролике может быть получена путем шлифования по профилю, что обеспечивает более высокую точность накатанной резьбы (2-го и 1-го классов) и высокую чистоту обрабатываемой поверхности (7-9-го классов). Ролики обеспечивают простоту установки и регулирования на размер накатываемой резьбы. Плашки не могут дать такой точности из-за недостатков конструкции и сложности обслуживания станка.

При накатывании роликами формирование резьбы зависит от радиальной подачи и окружной скорости их вращения, которыми можно варьировать в определенных пределах. Путем соответствующего выбора режима можно получать резьбу даже на деталях, сделанных из малопластичных материалов, например из быстрорежущей стали. Для плашек это или невозможно, или сопряжено с низкой стойкостью, так как у них формирование резьбы заканчивается на заборной части, длина которой сравнительно невелика. Существенными преимуществами первого метода являются также малые габариты станков, простота их наладки и обслуживания.

Ролики на обычных станках допускают обработку резьбы на деталях от 2 до 60 мм, тогда как плашки от 3 до 24 мм.

Недостатки накатывания

Недостатком накатывания при помощи роликов является пониженная его производительность (60-80 шт. в минуту) по сравнению с накатыванием плашками (100-120 шт. в минуту).

Накатывание роликами используется при изготовлении деталей с точной резьбой (например, метчиков), тогда как накатывание плашками для винтов, шпилек и других подобных деталей с резьбой пониженной точности.

Технические характеристики. Роликовые плашки.

Роликовые плашки JBO предназначены для деформируемых материалов с минимальной деформацией 8% и прочностью ок. 900 N/mm2.

Подготовка заготовки

Обрабатываемая заготовка должна быть ориентирована на диаметр предварительной обработки. Этот диаметр по причине различия прокатываемого материала является контрольным значением и будет, если необходимо, постепенно увеличен до той степени, пока профилю резьбы будет полностью придана законченная форма. Последующее увеличение диаметра может повредить инструмент вследствие перегрузки. Обращайте должное внимание на допуски внешнего диаметра резьбы.

Фаска заготовки должна быть после обработки 15-20°, для лучшего накатывания. Фаска и диаметр предварительной обработки должны вращаться без биения.

Канавка на конце резьбы может быть выполнена с углом а до 30°. При прямоугольной канавке происходило бы выкрашивание резьбовых роликов и поэтому прямоугольная канавка должна бы была размещена после резьбовых роликов.

Скорость обработки

Мы рекомендуем скорость обработки от 20 до 50 м/мин. Цветные металлы обрабатываются в верхнем диапазоне скорости резания, автоматные стали в среднем и сложно поддающиеся обработке в нижнем диапазоне. Необходимым условием является достаточное количество масла для смазки и охлаждения режущего инструмента.

Роликовые плашки JBO снабжены роликами с вальцованным профилем.

При помощи роликов с вальцованным профилем достигается более точный профиль резьбы и более высокая точность шага. Кроме того, вальцованный профиль оказывает положительное влияние на срок службы роликов (в случае материала, сложно поддающегося обработке).

Руководство по установке передвижных резьбовых роликов RSV при помощи держателя роликов RSV 2 до 10.

1. Положить ролики на держатель (подставку), раскрутить гайку до той степени, пока ролик будет отцентрирован и свободно прилегает. Закрутить контргайкой.
2. Внешний диаметр заготовки установить на диаметр предварительной обработки (контрольное значение), прокрутить резьбу, проверить диаметр резьбы.
3. При корректировке размеров прежде установить диаметр резьбы при помощи гайки. Затем установить внешний диаметр резьбы посредством изменения диаметра предварительной обработки, при этом следовать методу указанному в пункте «Подготовка заготовки» (см. выше).