Накатывание резьбы представляет собой процесс холодного пластического деформирования поверхностных слоев заготовки. При этом деформируемый при большом давлении металл заполняет впадины между витками резьбы инструмента и таким образом на заготовке создается резьба без снятия стружки. Этот метод нашел широкое применение, особенно в массовом и крупносерийном производствах.

К числу его достоинств относятся:

высокая производительность (в несколько раз большая, чем при обработке резанием);

низкая шероховатость поверхности резьбы;

повышенные твердость, прочность и износостойкость поверхностного слоя накатанной резьбы благодаря наклепу;

повышенная усталостная прочность детали.

К числу недостатков относятся:

высокая стоимость инструментов;

пониженная точность резьбы по сравнению со шлифованием;

необходимость точного подбора размеров заготовки и инструмента, правильного выбора режима накатки, так как возможно появление перенаклепа, чешуйчатости и отслаивания материала по резьбе.

Резьбонакатные плоские плашки применяются для накатки наружных резьб различного профиля: метрических, упорных, трапецеидальных и др., а также различных видов шурупных резьб, червяков, рифлений, кольцевых и винтовых канавок на заготовках из пластичных материалов.

Плоские плашки (рис. 19, а) применяются в виде комплекта из двух плашек. Одна плашка крепится неподвижно на столе станка, а вторая связана с ползуном станка и в процессе работы совершает возвратно-поступательное движение. При ходе влево подвижная плашка захватывает заготовку, подаваемую специальным механизмом станка, и прокатывает ее по неподвижной плашке.

На поверхностях плашек, обращенных друг к другу, нанесены (фрезерованием и шлифованием) развернутые витки резьбы с углом наклона к направлению движения, равным углу подъема накатываемой резьбы τ. При настройке операции витки подвижной и неподвижной плашек смещают вдоль оси заготовки относительно друг друга на половину шага резьбы (0,5Р) так, чтобы выступы витков подвижной плашки точно попадали во впадины витков неподвижной плашки.

Рис. 19. Накатывание резьбы плоскими плашками:

а - схема накатывания; б - элементы резьбы на неподвижной плашке

Резьбонакатные ролики (рис. 20) используют для накатывания наружных резьб. Этот процесс является более совершенным по сравнению с накатываниями плоскими плашками, хотя и значительно уступает ему по производительности (60... 80 шт./мин).

Ролики обеспечивают более точную резьбу, так как работают с малыми давлениями и, кроме того, резьба на роликах вышлифовывается с высокой точностью и малой шероховатостью поверхности. Установка и регулирование роликов на размер проще и точнее, чем плашек. Благодаря постепенной радиальной подаче роликов нагрузка на витки распределяется более равномерно, поэтому можно производить накатку резьбы даже на полых заготовках, а также на заготовках из малопластичных материалов. Ролики позволяют производить накатку резьб на заготовках диаметром от 2 до 60 мм, что значительно выше, чем плашками.

Рис. 20. Накатывание резьбы круглыми плашками с радиальной подачей:

а - схема накатывания; б - развертка витка резьбы ролика

Как видно из схемы накатывания резьбы роликами (рис. 20, а), заготовка помещается между двумя роликами 1 и 2, которые в процессе накатки вращаются в одном направлении, а заготовка - в противоположном. Один из роликов (ведущий) получает вращение от привода станка и радиальную подачу по направлению к заготовке и другому ролику. В результате этого каждый ролик участвует витками своей резьбы в формировании резьбы заготовки.

Заготовка 3 устанавливается на опорную линейку 4 с напаянной твердосплавной пластиной, обеспечивающей линейке высокую износостойкость. Для того чтобы заготовку не выталкивало из контакта с роликами, ее ось располагают ниже линии центров роликов на величину 0,1...0,6 мм.

По окончании формирования резьбы подача прекращается, и при дальнейшем вращении роликов происходит калибрование резьбы.

Направление резьбы на роликах обратное накатываемой. По оси ролики смещены на полшага относительно друг друга так, что выступы витков одного ролика входят во впадины витков другого ролика. При вращении роликов осевое перемещение заготовки отсутствует. Поэтому можно накатывать резьбу на заготовках с буртиками и на конических поверхностях. Наличие осевого перемещения свидетельствует о погрешностях шага резьбы роликов, а попытки установить для заготовки упоры приводят к порче резьбы.

Накатники (раскатники) применяются для получения внутренних резьб (рис. 21). Они представляют собой стержни с нарезанной резьбой, соответствующей профилю накатываемой резьбы, с заборной и калибрующей частями и хвостовиком. Внешне они подобны метчикам, но, в отличие от них, не имеют стружечных канавок и, соответственно, режущих зубьев.

Рис. 21. Накатник для внутренней резьбы:

а - конструкция; б, в - профили продольного сечения накатника;
г - профили поперечного сечения накатника

Формирование резьбы осуществляется также методом холодного пластического деформирования, но, в отличие от роликов и плашек, при этом имеет место не трение качения, а трение скольжения, вызывающее повышенный износ инструмента. По сравнению с метчиками накатники обладают большей прочностью, обеспечивают получение точных резьб с низкой шероховатостью поверхности, повышение прочности резьбы (до 20 %). Наибольшее применение они нашли в приборостроении при накатке резьбы в пластичных материалах, в листовых заготовках из цветных металлов с длиной резьбы меньше диаметра, а также при накатке резьбы в глухих отверстиях в вязких и мягких сталях .

Резьбонакатные головки используют для накатки наружных резьб на специальном или универсальном оборудовании и даже вручную. Они представляют собой сборный инструмент, использующий в качестве рабочих элементов ролики небольших диаметров, подобно резьбонарезным головкам. Имеется большое число вариантов конструктивного исполнения резьбонакатных головок. На рис. 22 приведены два варианта таких головок: с аксиальной (осевой) подачей заготовок и тангенциальной подачей головки.

Рис. 22. Резьбонакатные головки:

а - аксиальная; б - тангенциальная

При накатке резьбы на длине (2...3)Р в начале захода используют принудительную подачу, равную шагу резьбы. Затем подачу отключают, и процесс идет с самоподачей. Принудительная подача обычно приводит к снижению стойкости роликов.

Резьбонакатные головки используют для накатки метрических, трубных и трапециевидных резьб диаметром d = 12...90 мм с шагом до Р = 10 мм. Число роликов у крупных головок может доходить до 10.

На рис. 22, б показана схема накатки резьбы с тангенциальной подачей головки, закрепленной на суппорте станка. Наибольшее применение нашли головки с двумя роликами. Они бывают как с синхронным (через зубчатую передачу), так и с несинхронным вращением роликов. Витки роликов винтовые, с направлением резьбы, обратным направлению резьбы заготовки, и с числом заходов, обеспечивающим равенство углов подъема резьбы на роликах и заготовке. Число заходов зависит от шага резьбы и находится в пределах i = 2...6. Оси роликов параллельны оси заготовки. Ширина роликов больше длины накатываемой резьбы на величину не менее одного шага. Профиль витков одного ролика смещен на Р/2 относительно профиля другого ролика.

В начальный момент ролики касаются наружной поверхности заготовки. Затем головке задается тангенциальная подача. Конец процесса накатывания резьбы наступает тогда, когда оси роликов окажутся в одной вертикальной плоскости с осью заготовки.

Резьбонакатные головки используются для накатки резьб диаметром d = 3…52 мм.

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

Резьба	Ø пуансона (мм)		Пуансон				Бесстружечный метчик (раскатник)
	сталь	Нержавеющая сталь	короткий	удлененный	короткий-торцующий	удлененный-торцующий
МЕТРИЧЕСКАЯ РЕЗЬБА
M02	1,75	1,75	63,60	68,40	105,60	108,00	M02 TiN	16,56
M03	2,70	2,70	63,60	68,40	105,60	108,00	M03 TiN	16,56
M04	3,70	3,70	67,20	72,00	105,60	108,00	M04 TiN	17,28
M05	4,50	4,50	72,48	73,88	100,80	108,00	M05 TiN	17,52
M06	5,40	5,40	81,60	82,78	110,40	114,00	M06 TiN	17,28
M08	7,30	7,40	96,00	100,80	121,20	129,60	M08 TiN	21,84
M10	9,20	9,30	122,88	127,92	148,80	160,80	M10 TiN	28,80
M12	10,90	11,00	144,00	148,80	194,88	199,68	M12 TiN	46,32
М14	13,00	13,10	195,60	198,00	234,60	239,40	М14 TiN	93,60
M16	14,80	14,90	216,00	223,92	266,40	268,80	M16 TiN	93,60
М18	16,70	16,80	252,00	264,00	307,20	319,20	М18 TiN	169,63
M20	18,70	18,80	288,00	292,80	343,20	348,00	M20 TiN	197,52
ТРУБНАЯ РЕЗЬБА
G 1/8"	9,20	9,30	122,88	127,92	178,80	183,60	G1/8" TiN	80,40
G 1/4"	12,40	12,50	175,92	180,72	222,00	226,80	G1/4" TiN	96,00
G 3/8"	15,90	16,00	235,92	240,72	291,84	296,64	G3/8" TiN	108,00
G 1/2"	19,90	20,00	319,20	324,00	370,80	378,00	G1/2" TiN	148,80
G 3/4"	25,40	25,50	439,20	448,80	516,00	525,60	G3/4" TiN	168,00
G 1"	32,00	32,10	561,60	597,60	656,64	692,64	G1" TiN	393,36

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.

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.

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.

Резьба	Ø предварительной обработки Контрольное значение
M1	0,80
M1,2	1,00
M1,4	1,16
M1,6	1,31
M1,7	1,42
M1,8	1,52
M2	1,67
M2,2	1,84
M2,3	1,98
M2,5	2,13
M2,6	2,25
M3	2,60
M3,5	3,03
M4	3,46
M4,5	3,93
M5	4,39
М6	5,25
М8	7,08
М2,5x0,35	2,22
M3x0,35	2,72
М3,5х0,35	3,22
M4x0,35	3,72
М4х0,5	3,60
М5х0,5	4,60
М6х0,5	5,60
М7х0,5	6,60
М8х0,5	7,60
M6x0,75	5,43
M7x0,75	6,43
M8x0,75	7,43
М8х 1	7,25
M10x1	8,25

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).

Накатывание резьбы – наиболее производительный способ образования резьбы на деталях без снятия стружки, методом пластического деформирования.

Преимущества накатывания:

1) Улучшение физико-механических свойств поверхностного слоя металла, т.к. в результате наклепа прочность резьбы повышается на 20 – 40%.

2) Экономия металла на 10 – 30%, т.к. диаметр заготовки под резьбу меньше диаметра получаемой резьбы и процесс идет без снятия стружки.

3) Точность и шероховатость поверхности резьбы соответствуют шлифованию.

4) Производительность в десятки раз выше.

Существуют следующие типы инструментов и способы накатывания резьбы:

1) Резьбонакатные ролики – для накатывания резьб по способу радиального движения подачи роликов, касательного движения подачи заготовок и с осевой подачей.

2) Резьбонакатные головки, оснащенные комплектом роликов: аксиального типа с осевой подачей, головки тангенциального типа и головки радиального типа с радиальной подачей роликов.

3) Резьбонакатные плашки плоского или сегментного типа, или выдавливающие сборные плашки.

Выбор типа инструмента и способа накатывания резьбы зависит от:

Типа резьбы;

Ее размеров, точности и длины;

Материала заготовки;

Накатывание резьбы роликами производится по следующим схемам:

1) С радиальной подачей роликов (наиболее распространен);

2) С касательной подачей заготовок;

3) С осевой подачей заготовок;

С радиальной подачей ролики вращаются синхронно. Заготовки устанавливают на опорную линейку ниже центра ролика на 0,2...0,3 мм для предотвращения ее выталкивания при накатывании.

Расстояние между роликами:

В начале накатывания

В конце накатывания

D 1 , D 2 – диаметры роликов;

d – наружный диаметр резьбы;

d 1 – внутренний диаметр резьбы;

Направление резьбы на ролике противоположно направлению резьбы на детали. Основным условием является равенство углов подъема резьбы роликов и заготовки.

Накатывание с касательной подачей заготовок производится, когда ролики имеют постоянное межосевое расстояние. Заготовка из бункера подается в сепаратор, который переносит ее в зону накатывания и удаляет после накатки. Накатывание с касательной подачей возможно двумя роликами с разными окружными скоростями или числами оборотов, или за счет диаметра роликов.

Накатывание с осевым движением подачи заготовок производится на деталях большой длины. Осевая подача осуществляется за счет составляющей силы накатывания двумя или тремя роликами. Резьбонакатные головки аксиального типа имеют конструкцию, когда на корпусе установлены ролики под углом, равным углу подъема резьбы. Они имеют заборную часть и по шагу 1/n смещены друг относительно друга (n – количество роликов). Наиболее распространены самораскрывающиеся головки.

При накатывании тангенциальными головками их применяют на станках токарной группы. Вращение роликов осуществляется под действием вращающейся заготовки. Окончание накатывания производится в одной плоскости.

Плоские резьбонакатные плашки применяют для изготовления крепежных резьб. По конструкции бывают: простые и универсальные. При накатке одна плашка неподвижна, а вторая совершает возвратно-поступательное движение. Плашки устанавливают строго параллельно, а витки резьбы смещены на 0,5 шага. Длина подвижной плашки:

l 1 - длина заборной части;