Содержание
Введение. 2
1. Резьбонарезные головки. 3
1.1 Вращающиеся головки. 4
1.2 Невращающиеся головки. 5
1.3 Радиальная головка с плоскими плашками. 6
1.4 Радиальные плоские плашки. 9
1.5 Радиальная головка с круглыми гребёнками. 13
3. Расчет резьбонарезной плашки. 16
Заключение. 18
Введение
Резьбонарезные головки предназначены для нарезания наружной и внутренней резьбы. РНГ для нарезания наружной резьбы широко используются в массовом машиностроении и специализированном метизном производстве. РНГ для внутренней резьбы в основном используются для нарезания резьбы размерами более М35 в корпусных изделиях.
1. Резьбонарезные головки
Рабочая часть РНГ состоит из комплекта гребенок, каждая из которых является аналогом зуба резьбонарезного инструмента. Рабочая часть выполняет следующие функции: формирование резьбового профиля на заготовке по генераторной схеме, калибрование нарезаемой резьбы, центрирование и подачу инструмента.
В зависимости от расположения гребенок на корпусе относительно оси заготовки головки разделяются на радиальные (рисунок 1) и тангенциальные (рисунок 2). При этом радиальные головки могут быть оснащены призматическими (рисунок 1, а) или круглыми гребенками (рисунок 1, б).
а, б
Рисунок 1. Схемы установки радиальных призматических (а) и круглых (б) гребенок
Рисунок 2. Схема установки тангенциальных гребенок.
Резьбонарезным головкам с призматическими радиальными гребенками свойственны ряд недостатков: небольшое количество переточек, уменьшение направляющей части при переточках, достаточно грубое регулирование на размер, технологические трудности при изготовлении гребенок. Это привело к тому, что резьбонарезные головки, оснащенные призматическими гребенками радиального типа, заменяются головками других видов.
Резьбонарезные головки с тангенциально расположенными гребенками имеют ряд преимуществ по сравнению с РНГ с радиально расположенными призматическими гребенками, среди которых: большее количество переточек, относительная простота и точность регулирования на размер. Однако эти головки и гребенки к ним сложны в изготовлении.
В силу этих причин для нарезания наружных резьб получили широкое распространение резьбонарезные головки, рабочая часть которых оснащена круглыми радиальными гребенками.
По типу закрепления на станке различают головки с хвостовиком и с фланцем.
По характеру работы головки разделяются на два типа: стационарные (невращающиеся) и вращающиеся. Первые применяют на револьверных, токарных, нарезных, сверлильных станках, вторые применяют на автоматах с установкой на вращающемся шпинделе.
По способу раскрывания головки различают три вида: с автоматическим раскрыванием головки при остановке механизма, несущего головку, с внутренним упором и с наружным упором.
1.1 Вращающиеся головки
Вращающиеся РНГ (рисунок 3) предназначены для нарезания наружных резьб на токарных автоматах, полуавтоматах, сверлильных станках и т.д. РНГ вращается и подается на заготовку самозатягиванием или от механизма подачи станка с шагом, равным шагу нарезаемой резьбы. Раскрытие и закрытие головки осуществляется от упоров, расположенных на станке, через вилку, входящую в кольцевой паз на головке (рисунок 3, б).
а, б
Рисунок 3. Вращающаяся резьбонарезная головка для наружной резьбы
1.2 Невращающиеся головки
Невращающиеся РНГ (рисунок 4) предназначены для нарезания наружной резьбы на токар-ных, револьверных и резьбонарезных станках. При резьбонарезании вращается заготовка, подача осуществляется самозатягиванием или от механизма подачи станка с шагом, равным шагу нарезаемой резьбы. Раскрытие головки происходит автоматически в конце рабочего хода, закрытие осуществляется в исходном положении посредством рукоятки (рисунок 4, а).
а, б
Рисунок 4. Невращающаяся резьбонарезная головка для наружной резьбы
Основные конструктивные части РНГ для нарезания наружной резьбы представлены на рисунках 2 и 3, где:
1. Рабочая часть.
2. Корпус.
3. Хвостовик.
В корпусе РНГ расположен сложный и точный механизм, состоящий из значительного количества узлов, которые обеспечивают выполнение следующих функций:
1. Базирование и закрепление гребенок в расчетном положении на головке.
2. Регулирование положения режущих лезвий гребенки относительно оси нарезаемой резьбы.
3. Регулирование головки на размер нарезаемой резьбы.
4. Смену гребенок.
5. Раскрытие головки в конце рабочего хода.
6. Закрытие головки (автоматическое или ручное) в исходном положении.
Указанные группы узлов в различном конструктивном исполнении присущи резьбонарезным головкам всех типов.
1.3 Радиальная головка с плоскими плашками
Плашкодержатель 1 (рисунок 5) имеет сквозное отверстие для прохода нарезаемой детали, четыре торцовых паза для плашек и два сквозных отверстия под отжимные винты 8 и пружины 10.
Внутри колпака 2 имеются четыре криволинейных углубления М, с которыми соприкасаются торцы К плашек, и кольцевая канавка для пружин 13. На заднем торце колпака имеется углубление для стержня 25 запорного механизма. К колпаку 2 винтами 12 привёрнута крышка 11.
К корпусу 3 привертывается установочное кольцо 17. В корпусе 3 сделано овальное отверстие для втулки 24, и косое отверстие с буксой 21 для установочного винта 22.
Рисунок 5. Головка с радиальными плоскими плашками.
Разводящее кольцо 5 снабжено четырьмя криволинейными выступами N. входящими в пазы L плашек. Кольцо 5, посаженное на плашкодержатель 1, свободно повёртывается вместе с колпаком 2, с которым оно соединено винтами 6. При повороте кольца 5 плашки сходятся или расходятся. От продольного перемещения кольцо предохраняется двумя винтами 7, служащими также и упорами для разводящих пружин 13. Другими упорами для пружины служат шпильки 14. резьбы уменьшается. Если калибр не входит в отверстие между плашками, установочный винт надо повернуть против часовой стрелки. Предварительная установка на размер может быть произведена также и по шкале.
Головка нарезает резьбу в один или два прохода. Запорный стержень 25 может с помощью ручки 27 повёртываться во втулке 24 на 180°. Головка стержня 25 снабжена двумя плоскостями, отстоящими на разных расстояниях от его оси. Плашки устанавливаются на установочное кольцо 17 снабжено кольцевой выемкой для установочной пружины 19 и двумя отверстиями для штифта 16 и шпильки 20.
Для установки плашек на размер нарезаемой резьбы служит винт 22 с контргайкой 23 и ручкой 9. Установка производится по калибру или образцовому винту. При вращении по часовой стрелке винт 22 давит на втулку 24 стержня 25, что заставляет её вместе с кольцом 17 сжать пружину 19 и повернуться против часовой стрелки. В результате этого колпак 3 повёртывается, сжимая пружины 13 и увлекая разводящее кольцо 5. Углубления колпака 2, нажимая на торцы плашек, заставляют их приблизиться к центру. Диаметр нарезаемой больший или меньший диаметр резьбы в зависимости от того, какой плоскостью упирается стержень в поверхность углубления.
Нарезание резьбы осуществляется следующим образом. Головка от руки или с помощью самохода подаётся к заготовке до тех пор, пока не будет нарезано несколько витков. Затем подача прекращается и головка подаётся вперёд самотягом по нарезанной уже резьбе заготовки. Длина продвижения механизма с установленной головкой регулируется упором, устанавливаемым на станке соответственно длине нарезаемой резьбы. Как только ручка 26 найдёт на упор, корпус останавливается, но плашкодержатель, втягиваясь плашками в заготовку, продолжает идти вперёд до тех пор, пока запорный винт 25 не выскочит из прореза колпака. В этот момент вступают в действие пружины 13, заставляющие повернуться колпак, а вместе с ним и кольцо 5. В результате этого плашки разойдутся, и головка может быть отведена назад в своё первоначальное положение. Для закрывания головки необходимо повернуть колпак в его прежнее положение с помощью рукоятки 18, благодаря чему запорный стержень 25 снова попадёт в прорез колпака, и плашки сойдутся под действием нажима криволинейных прорезов колпака.
1.4 Радиальные плоские плашки
Конфигурация плашек меняется в зависимости от конструкции головки, тогда как режущие их элементы остаются почти одинаковыми для всех конструкций. Для рассмотренной выше конструкции головки плашка представляет собой призматическую пластинку (рисунок 6).
Рисунок 6. Элементы плоской плашки: А - резьба; L - паз для перемещения криволинейных выступов разводящего кольца головки; К - торец, очерченный по форме выступа колпака головки; Р - опорная поверхность; О - основная плоскость; В - передняя поверхность; С - задняя поверхность; l1
- режущая часть; l2
- калибрующая часть.
Четыре плашки в головке расположены друг от друга на равных расстояниях, и поэтому резьба каждой плашки смещена относительно резьб смежных плашек на 1/4 шага. Поверхность резьбы выполняется или по плоскости резьбофрезерованием, или по вогнутой поверхности метчиком, или по выпуклой - резьбошлифованием. Наибольшее распространение получили плашки с фрезерованной резьбой. Отечественные заводы выпускают плашки со шлифованной резьбой. Такие плашки отличаются большой точностью и стойкостью и обходятся значительно дешевле других типов из-за простоты изготовления.
Плашка устанавливается своей передней поверхностью выше центра заготовки так, чтобы угол ψ= 90° ( рисунок 7, а).
Рисунок 7. Расположение плашки по отношению к заготовке: В - толщина плашки; r0 - внутренний диаметр резьбы; α - задний угол; ψ - угол между задней поверхностью и внутренним радиусом резьбы, проведённым через первый полный виток (точка Р);
α-ψ=90°; σ-ψ>90°; в-ψ< 90е.
Такая установка обеспечивает более лёгкий отвод стружки и повышенное качество нарезаемой резьбы. При установке плашки под углом ψ= 90° (рисунок 7,
Формула показывает, что каждой плашкой можно нарезать резьбы, диаметры которых находятся в узких границах.
Ввиду важности размер Н маркируется на каждой плашке. Режущую поверхность затачивают под углом к опорной плоскости
(рисунок 8).
Рисунок 8. Наклон передней поверхности плашки.
Обычно угол λ делают равным углу подъёма резьбы, что создает одинаковые условия резания на обеих сторонах, витка. Угол λ обеспечивает более надёжное самозатягивание (за счёт треугольника ABC) и способствует правильному отводу из головки отделяемой стружки. Изношенная плашка затачивается по режущей части, что приводит к уменьшению величины установки. Для сохранения последней без изменения плашку затачивают также и по передней поверхности. При наличии угла λ для сохранения размера установки не требуется снятия большего слоя металла.
Угол режущей части (рисунок 9) .
Рисунок 9. Режущая часть плашки: t - высота резьбы; φ - угол режущей части; t1
- длина режущей части; а - величина превышения начальной точки режушей части от линии впадины резьбы.
Для резьб с мелким шагом принимается большее значение угла φ и для резьб с крупным - меньшее. Для вязких металлов φ берётся меньше, чем для хрупких. Для болтов с резьбой до заплечика угол φ увеличивается до35-40°. Величина угла φ при одинаковых других факторах резания определяет усилие ввинчивания заготовки в плашках или силу подачи.
Длину режущей части l1
определяют по формуле
где а = 0,2÷0,5 мм. Величина а имеет такое же значение, как и для круглых плашек, и служит для лучшего захватывания заготовки в начале нарезания. Обычно режущая часть распространяется на 3-4 витка.
По мере стачивания плашки уменьшается длина калибрующей части и число витков, необходимое для самозатягивания плашки. Резьба на болтах может быть нарезана ещё достаточно удовлетворительно при наличии на калибрующей части не меньше 3-4 витков.
Для уменьшения трения и во избежание получения конической резьбы на заготовке рекомендуется делать задний конус на калибрующей части плашки по линии РС (рисунок 10), по которой протекает процесс резания. Угол заднего конуса μ=15-20'.
Рисунок 10. Задний конус
Задний угол α (рисунок 11, б) принимается в пределах 12-15°. На режущей части рекомендуется угол а повышать на 2-3° по сравнению с его величиной на калибрующей части. При недостаточном угле α на режущей части резьба заготовки получается шероховатой и нечистой. Большой угол α способствует сильному забору материала, повышенной подаче по сравнению с шагом нарезаемой резьбы и приводит к неправильной форме резьбы.
Рисунок 11. Углы лезвия плашки при установке с заготовкой.
Передний угол γ (рисунок 11, а) зависит от обрабатываемого материала и выбирается по таблице1.
Таблица 1
Величина переднего угла радиальных плоских плашек
Для уменьшения трения и облегчения работы нарезания на калибрующей части создаётся небольшой угол зазора (1-1,5°) между витками плашки и нарезаемой резьбы смещением центра резьбы плашек относительно оси заготовки (средней линии плашки). Задний угол на режущей части делается в пределах 7-10°.
1.5 Радиальная головка с круглыми гребёнками
На плашкодержателе 1 (рисунок 12) сделаны четыре Т-образных паза, в которых перемещаются кулачки 3 с гребёнками 4.
Рисунок 12. Головка с радиальными круглыми гребёнками завода «Фрезер».
Каждый кулачок снабжён штифтом 5, упирающимся в упор 16, который под действием пружины 6 может перемещаться от центра и к центру головки и разводить или сжимать кулачки с гребёнками. Упор предохраняется от выпадения винтом 17. Внутри колпака 2 у переднего торца сняты четыре плоскости, в которые упираются затылованные торцы кулачков (рисунок 13).
Рисунок 13. Сопряжение кулачка с колпаком: 1 - колпак; 2 - кулачок.
Регулирование головки на размер производится кольцом 7 (рисунок 12) с двумя выступами, входящими в кольцевые вырезы колодки. В выступы упираются винты 8. Кольцо имеет сквозной прорез с раззенковкой под винт 11, ввёрнутый в колпак и предназначенный для предохранения от перемещения вместе с плашкодержателем. Штифт 12 служит для образования зазора между кольцом и плашко держателем. Плашкодержатель связан с кольцом 7 штифтом 10, препятствующим повороту их относительно друг друга. При ослаблении одного винта 8 и подвёртывании другого колпак поворачивается и тем самым заставляет расходиться или сходиться кулачки с гребёнками, т. е. регулировать размер резьбы. Грубая установка на размер может быть произведена также и по шкале, нанесённой на кольце.
Винт 9 ограничивает продольное перемещение плашкодержателя на величину, требуемую при смене гребёнок, а винт 15 - на величину, необходимую для самооткрывания головки.
Верхняя плоскость кулачка снабжена центрирующим буртиком. Внутри сделано двухступенчатое отверстие, снабжённое внизу резьбой, а сверху зубьями гг. Кулачок и гребёнка соединяются между собой посредством зубчатого колеса 13 и винта 14. Зубчатое колесо на большой ступени имеет z1
зубьев, а на меньшей z2
(рисунок 14). Такое соединение
облегчает установку режущей кромки гребёнки и уменьшает величину слоя, подлежащего удалению при заточке.
Рисунок 14. Кулачок, зубчатое колесо, гребёнка и винт
При перестановке зубчатого колеса вместе с гребёнкой на один зуб гребёнка перемещается относительно кулачка на 1/z1
своей окружности. При перестановке же гребёнки (последняя имеет z2
зубьев) в зубчатом колесе на один зуб гребёнка перемещается на 1/z2
части окружности. Так как при заточке гребёнки не требуется больших перемещений, то поворачивают сначала зубчатое колесо вместе с гребёнкой на 1/z1
вперед, а затем гребёнку на 1/z2
часть окружности назад. Тогда величина перемещения а получается по формуле
где D - диаметр гребёнки.
Для различных размеров головок величины z1
и z2
меняются (например, 19 и 20 или 22 и 23 и т. д.), соответственно меняются и А (например, 0,0027, 0,002 и т. д.). Работа головки протекает следующим образом. В момент окончания нарезания резьбы вилка, помещающаяся в выточке колпака, наталкивается на упор, установленный на станке. Колпак останавливается, а плашкодержатель, увлекаемый плашками, навинчивающимися на вращающуюся заготовку, постепенно выходит из колпака. Плашки под действием разводящих пружин при выходе из колпака постепенно расходятся. Головка возвращается назад, при этом вилка наталкивается на второй упор, колпак останавливается, а плашкодержатель вместе с механизмом, несущим головку, продолжает перемещение. Плашки, преодолевая сопротивление пружин, войдут в колпак и займут первоначальное положение.
3. Расчет резьбонарезной плашки
Исходные данные:
Резьба метрическая цилиндрическая 4Н5Н с крупным шагом;
Шаг резьбы – 1,25 мм;
Обрабатываемый материал – бронза.
Так как угол конуса и длина режущей части зависят от материала заготовки, а обрабатываемый материал – бронза, то по рекомендации [5, стр. 396] назначаем:
При этом длина режущей части будет равна:
Толщина среза az
определяется как:
где
Назначаем передний угол , задний угол
Величина затылования равна:
Длина калибрующей части равна:
Для последующего определения размеров задаемся соотношением F/c=0,6.
Построением определяем:
Также, после построения находим:
Наружный диаметр плашки равен:
Заключение
Представленные сведения о резьбонарезном инструменте носят обобщенный характер, помогают осознанно ориентироваться в его многообразии и являются первичными для дальнейшего детального изучения отдельных типов инструментов.
Предлагаемая работа закрепляет знания, полученные в ходе аудиторных занятий и самостоятельной работы студентов в пределах раздела "Резьбонарезной инструмент"
Целью работы является: изучение основных видов резьбонарезных инструментов, выявление их конструктивных и геометрических параметров; освоение основных принципов назначения и расчета конструктивных элементов и геометрических параметров.
Задания на выполнение этапов работы представлены в разделе "Отчет по лабораторной работе "Конструктивные и геометрические параметры резьбонарезного инструмента".
Список литературы
1. http://texinfo.hmarka.net/index.php?page=rezbovi_1
2. Семенченко И. И., Режущий инструмент, т. II, Машгиз, 1938
3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. С74 Т. 2 /Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова.— 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. 496 с, ил.
4. Левин Б. Г. и ФраткинА М., Скоростной метод нарезания резьбы, Машгиз, 1948.
5. Баранчиков В. И. Справочник конструктора-инструментальщика / Баранчиков В. И., Боровской Г. В., Гречишников В. А.; Под общей редакцией В. И. Баранчикова. – М.: Машиностроение, 1994. – 568 с.