Начало накатывания в отличии от окончания происходит в двух противоположных не диаметрально расположенных точках. Ввиду этого положение роликов относительно оси заготовки в начале и в конце накатывания должно быть различным, что достигается совмещением рисок. В противном случае резьба на заготовке получается искаженной: вершина резьбы становится более острой и увеличивается впадина, происходит отслаивание части металла от поверхности профиля накатываемой заготовки. В конечном итоге появляются перегрузки в элементах головки и станка.

Американская фирма «Reed» выпускает несколько моделей резьбонакатных головок, отличающихся между собой диапазоном накатываемых резьб, конструктивными и присоединительными размерами с общим диапазоном диаметров накатываемых резьб до 56 мм.

2.2.5 Конструкция резьбонакатной головки фирмы «Фетте»

Резьбонакатные головки тангенциального типа фирмы «Фетте» [5] моделей Т12, Т18, Т27, Т42 предназначены для накатывания цилиндрических и конические резьб диаметром от 1,6 мм до 64 мм, относительно небольшой длины на автоматическом оборудовании, преимущественно на токарных много шпиндельных автоматах.

Резьбонакатная головка (рисунок 3) состоит из двух двуплечих рычагов 2 и 3, шарнирно соединенных между собой втулкой 21. В сквозных отверстиях рычагов установлены оси 8, на которых вращаются резьбонакатные ролики 1. Механизм синхронизации вращения роликов включает в себя две поводковых шестерни 12, вращающиеся на осях 8, две промежуточные шестерни 14, установленные на цапфах опор 13, и две центральные шестерни 20 и 22, вращающиеся на втулке 21. Шестерни 20 и 22 соединены между собой плоской спиральной пружиной 19, которая позволяет роликам, соединенным с поводковыми шестернями, вращаться с различными угловыми скоростями во время накатывания (то есть поворачиваться друг относительно друга на некоторый угол).

Соединение резьбонакатных роликов и поводковых шестерен осуществляется при помощи выступов на поводковых шестернях и пазов, выполненных на торцах роликов. Между одним из торцов роликов и корпусом установлена твердосплавная шайба 9, воспринимающая осевое усилие в процессе накатывания, а с противоположного торца - бронзовые втулки 11, ограничивающие перемещение роликов. Резьбонакатные ролики выполняются винтовыми, как правило, многозаходными. Расположение торцевых пазов при изготовлении роликов увязано с началом заходов резьбы угловым размером, причем, величина этих углов в обоих роликах комплекта неодинакова. Их разность определяется углом закручивания роликов за цикл накатывания. Посадочное отверстие роликов - ступенчатое. В отверстие вставляются две твердосплавные втулки 10. Оси 8 изготовлены из стали. Соединение втулки с роликом и с осью выполнено с гарантированным зазором так, что при вращении ролика может вращаться на оси и втулка. Благодаря такому соединению ролика и оси уменьшается вероятность заклинивания роликов на осях, а, следовательно, и их преждевременного выхода из строя по этой причине при пусконаладочных работах резьбонакатной головки. Установка роликов в головку выполняется при сдвинутых осях 8 так, чтобы пазы роликов при соединении их с выступами поводковой шестерни занимали однонаправленное положение (например, горизонтальное). Этим достигается угловая ориентация роликов, обеспечивающая совпадение ниток их резьбы и накатываемой заготовки в конце накатывания.

В отличие от головок фирмы "Рид" и типа ТНГС в конструкциях головок фирмы "Фетте" не предусматривается поднастройка взаимного расположения резьбонакатных роликов непосредственно в головке. Это требует полного и точного учета всех факторов, оказывающих влияние на определение угла закручивания, а также изготовления роликов с минимальными погрешностями. После установки роликов оси 8 стопорятся от выпадения винтами 23.

Рисунок 3. Резьбонакатная головка фирмы «Фетте»

Настройка роликов на требуемый размер накатываемо и резьбы осуществляется посредством винтов 17 и 18, стягиваемых пружиной 5.

Возможная конусность накатываемой резьбы устраняется настройкой осей 8 параллельно друг другу. Один из концов осей имеет шлицы, выполненные с эксцентриситетом равным 0,1 мм относительно оси симметрии. Соответствующие отверстия в рычаге выполнены также с эксцентриситетом той же величины. Параллельность осей достигается при повороте их на один или несколько зубьев.

Настроенная резьбонакатная головка соединяется с державкой 16 осью 4. Державка резьбонакатной головки имеет ограничитель 15 провисания головки и плунжер 6 с пружиной 7, обеспечивающий поджим одного из роликов к заготовке перед накатыванием. Параметры накатываемых резьб, габаритные и присоединительные размеры головок фирмы «Фетте» приведены в табл.5,6.

Общим в рассмотренных конструкциях резьбонакатных устройств является наличие узлов, соединений и механизмов, обеспечивающих самоустановку роликов относительно детали и вступление в работу в начале накатывания одного из роликов; вращение роликов с неодинаковыми угловыми скоростями; возможность подналадки по среднему диаметру накатываемой резьбы и устранения её конусности, а также накатывания резьб разных диаметров.

2.2.6 Основные конструктивные и геометрические параметры инструмента:

К основным параметрам резьбонакатного инструмента можно отнести следующие:

a. размеры резьбового профиля;

b. число заходов резьбы резьбонакатных роликов;

c. диаметр резьбонакатных роликов;

d. угол «закручивания» роликов тангенциальных резьбонакатных головок;

e. ширина роликов;

f. угол фаски на роликах.

Прежде, чем приступить к подробному освещению перечисленных параметров, рассмотрим виды профилей накатанных резьб и необходимые для получения этих профилей резьбонакатного инструмента.

2.2.7 Типы профилей резьб роликов

В зависимости от точности и назначения резьбовых соединений, профили резьбы накатных роликов разделяется на две группы:

а) ролики с открытым контуром, у которых внутренний диаметр резьбы не ограничивается точными размерами и не участвует в формировании вершин накатываемой резьбы - применяются такие профили, например, при накатывания резьб точности 6g, 6h, 4h6h (рисунок 4, а);

б) ролики с замкнутым контуром, у которых внутренний диаметр резьбы ограничен допуском и, вследствие этого, формируют вершину резьбы детали, например, при накатывания конической резьбы по табл. 01522, и тугой резьбы по табл. 01550 (рисунок 4, б).

Рисунок 4. Виды профилей резьбонакатных роликов.

2.3 Расчет резьбового профиля резьбы роликов с открытым контуром

Профиль резьбы резьбонакатного инструмента (роликов или плашек) включает головку и ножку (рисунок 5)

Высота головки профиля резьбы инструмента определяется по формуле:

(1)

где: d_2max - максимальный средний диаметр резьбы детали;

d_1max - максимальный внутренний диаметр резьбы детали;

S = (0,015 - 0,02)S - величина запаса, принимаемая на износ головки профиля резьбы инструмента;

- величина допуска на изготовление головки профиля резьбы инструмента;

S- шаг резьбы детали;

d - допуск на наружный диаметр резьбы детали.

Рисунок 5. Форма профиля резьбы инструмента

Высота ножки профиля резьбы инструмента определяется по формуле:

(2)

где: d_max - максимальный наружный диаметр резьбы детали;

S = 0.025 S - дополнительная величина, исключающая касания впадины профиля резьбы инструмента с вершиной накатанной резьбы детали.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для резьб с шагом до S = 1,5 мм включительно S = 0.

Радиус закругления вершины профиля резьбы инструмента определяется по формуле:

(3)

где: /2 - половина угла профиля резьбы инструмента.

Для метрических резьб = 60⁰ , типа 6h, 6g, 4h 6h, и т.п. размеры высот профиля h^I_u, h^II_u и радиуса закругления вершины профиля резьбы инструмента определяется по формулам:

h^I_{u max} = 0.325 S - h_u (4)

h^II_{u min} = 0.325 S (при S 1,5 мм) (5)

h^II_{u min} = 0.325 S + S (при S > 1,5мм) (6)

R _min = 0.108 S (7)

Радиус закругления ножки профиля резьбы R1. Величина радиуса R1 произвольна. Выполнение радиуса не должно нарушать прямолинейности профиля на высоте, ограниченной размером h^II_{u min}

Допускаемое отклонение половины угла профиля резьбы инструмента указаны в таблице 2.

Таблица 2. Допуск на половину угла профиля

Шаг резьбы S	(/2), мин
0,5 - 0,6	40
0,7 - 0,8	35
0,8 - 1,0	30
1,25 - 1,5	25
1,75 - 4,0	20

2.4 Расчет резьбового профиля резьбы роликов с замкнутым контуром (для резьб типа по табл. 01550, 01522)

Высота головки профиля резьбы инструмента определяется по формуле:

(8)

где: d_{2 max} - максимальный средний диаметр резьбы детали;

d_1max - максимальный внутренний диаметр резьбы детали;

h_u = 0,0125 S - допуск на изготовление высоты головки резьбы инструмента;

S = 0,1d₁ - величина запаса на износ головки профиля резьбы инструмента;

d₁ - допуск на внутренний диаметр резьбы детали;

S - шаг резьбы детали.

Высота ножки профиля резьбы инструмента определяется по формуле:

(9)

где: d_max - максимальный наружный диаметр резьбы детали;

d - допуск на наружный диаметр резьбы детали.

(10)

где:- допуск на изготовление высоты ножки профиля инструмента.

а) б)

Рисунок 6. Виды профилей резьбы инструмента для: а) метрической и б) конической метрической резьб.

Радиус закругления вершины профиля резьбы инструмента определяется по формуле (для резьб по табл. 01550):

(11)

ПРИМЕЧАНИЕ: Высота головки профиля резьбы по табл. 01522 (коническая резьба) выполняется плоско срезанной.

Допускаемое отклонение половины угла профиля определяется по формуле:

, мин (12)

где: d₂ - допуск на средний диаметр резьбы детали;

_1/2 - погрешность перенесения размеров угла профиля резьбы инструмента на деталь в процессе накатывания (таблица 3).

Таблица 3. Допуск на половину угла профиля

Ш а г	1 /2
0,35 - 0,75	10
0,8 - 1,25	15
1,5 - 3,0	20

2.5 Определение количества заходов резьбы резьбонакатных роликов

Количество заходов К резьбы роликов определяется исходя из наибольшего и наименьшего межосевого расстояния А, зависящего от типоразмера (модели) резьбонакатной головки по формуле:

(13)

где: A_max - наибольшее межосевое расстояние между накатанными роликами;

A_min - наименьшее межосевое расстояние между накатанными роликами;

d₂ - средний диаметр резьбы детали.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для головки мод. В 13: A _{ma x} = 60 мм, A _min = 40 мм.

2.6 Расчет диаметров резьбонакатных роликов

Наружный диаметр роликов определяется по формуле:

(14)

где: D_p - наружный диаметр роликов;

d₃ - диаметр заготовки;

K_p - число заходов резьбы роликов;

E - модуль упругости 1-го рода;

p - среднее значение удельного давления, Р = (3,5 4) т

d₁ - внутренний диаметр резьбы, определяемый из выражения:

, (15)

d_2min - минимальный средний диаметр резьбы детали;

h_u^I - высота профиля резьбы инструмента.

Средний диаметр резьбы роликов определяется по формуле:

, (15)

где: h^I_{u max} - максимальная высота головки профиля резьбы инструмента;

d_2max - максимальный средний диаметр резьбы детали.

Проверочный расчет

Проверочный расчет включает выяснение возможности накатывания заданной детали по размеру выступающей части заготовки диаметром Dв, которая может разместиться между кронштейнами 9 резьбонакатной головки (рисунок 7), при этом выполняются следующие операции:

а) определяется фактическое межосевое расстояние А_ф между роликами:

(16)

где: d_{2 max} - наибольший средний диаметр резьбы детали;

Рисунок 7. Схема к проверочному расчету

б) определяется допустимая величина диаметра В выступающей части заготовки между кронштейнами 9 (рисунок 8)

(17)

где: = 0,8 мм - минимально-допустимый зазор между поверхностью выступающей части заготовки и кронштейном.

R = 11,1 мм (мод. В 13) - радиус закругления кронштейна.

Для того, чтобы процесс накатывания был возможен необходимо выдержать неравенство:

D _в В

Если окажется, что D _в > В, то необходимо принять большее из возможных значений К и повторить расчет диаметра D_Р. Если и это не принесет желаемого результата, то необходимо или изменить технологию изготовления детали (если возможно), или накатывать резьбу на детали резьбонакатной головкой большего типоразмера.

2.7 Угол «закручивания» роликов и расчет положения рисок С и D для установки роликов в головке

Тангенциальный способ накатывания по сравнению с радиальным отличается характером относительных движений ролика и накатываемой заготовки. Из схемы (рисунок 8,а) видно, что перед накатыванием резьбонакатные ролики 1 контактируют с заготовкой 2 под углом . Вследствие поступательного перемещения резьбонакатной головки с роликами со скоростью V_T этот угол изменяется и в конце накатывания равен нулю (рисунок 8,б). Полагая, что взаимное обкатывание роликов и заготовки осуществляется без проскальзывания по некоторым изменяющимся диаметрам обкатки ролика D₀ и заготовки d₀, то начало накатывания резьбы и его окончание происходят в разных диаметральных плоскостях.



Рисунок 8. Схема расположения резьбонакатных роликов и накатываемой заготовки: а) в начальный момент накатывания; б) в конечный момент накатывания.

Так как начало процесса накатывания резьб и его окончание происходит в двух диаметрально различных положениях, и необходимо, чтобы в конечный момент накатывания профиль резьбы роликов совпал с профилем накатанной резьбы, установка роликов в головке осуществляется таким образом, чтобы обеспечить в конечный момент накатывания совпадение профилей роликов и детали. Для выполнения этого условия на торцах роликов наносят риски: на верхнем - С, на нижнем - D. Схема нанесения рисок на чертеже роликов показана на рисунке 26.

Рисунок 9. Схема нанесения рисок на торцах роликов

Угол _n (рисунок 9) рассчитывается по формуле:

, радиан (18)

где: L - величина рабочего хода головки.

Величина рабочего хода определяется по формуле (рисунок 10):

(19)

где: d₃ - диаметр заготовки под накатывание резьбы.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для нереверсивных роликов риски С и D наносят на торцах роликов со стороны шпоночного паза. Для реверсивных роликов риски С и D наносят на торцах роликов с двух сторон. При нанесении рисок необходимо учитывать расположение резьбонакатной головки на станке по отношению к шпинделям (рисунок 28).



Как видно из схемы (рисунок 11), расположения риски С может быть справа или слева (в зависимости от расположения головки на станке) от линии, соединяющей центры роликов. Это необходимо учитывать при проектировании роликов. По нанесенным на роликах рискам производится установка роликов в головке. Причем, в исходном положении накатывания риски должны располагаться строго друг против друга.

2.8 Определение минимальной ширины рабочей поверхности роликов

Ширина рабочей поверхности роликов F* (1,2) может быть определена в зависимости от положения роликов относительно заготовки (рисунок 8) по формулам, приведенным в таблице 9.

Рисунок 12. Варианты схем к определению ширины роликов

Таблица 9 Формулы для определения минимальной рабочей поверхности

№	F1	F2
1	М + Lt + E	2(E + Lt) + S
2	2M + Lt	2(E + Lt) + S
3	E + Lt + M	2(E + Lt) + S
4	2M + Lt	2(E + Lt) + S

где: W - минимальная ширина отрезного резца или шейки между буртом и началом резьбовой поверхности;

V - минимальное расстояние от бурта на заготовке до первой полной нитки на ролике:

V = S (0.5 + ctg ), мм

М - минимальное расстояние от торца рабочей части ролика до начала резьбовой поверхности

Е - ширина фаски на ролике

L_t - длина резьбы детали;

S - шаг резьбы (см. схему ниже);

- угол фаски, измеряемый от оси ролика, назначается в зависимости от допустимого сбега резьбы детали.

Рисунок 13. Размеры фаски на ролике

ПРИМЕЧАНИЕ:1. F2 - минимальная ширина рабочей поверхности

«реверсируемых» роликов, F1 - минимальная ширина рабочей поверхности «нереверсируемых» роликов.

При проектировании роликов необходимо учитывать минимально-допустимое расстояние Z_min между торцом рабочей части роликов и цангой (рисунок 10) или выступающими диаметром D_в заготовки при накатывание резьбы на детали не за «буртом».

Присоединительные и конструктивные размеры резьбонакатных роликов резьбонакатный инструмент металлорежущий

В зависимости от длины резьбы детали и положения резьбовой поверхности относительно других поверхностей обрабатываемой детали ролики могут выполняться, как реверсируемыми (рисунок 11,в,г) (используемыми двукратно с последовательным использованием рабочей ширины роликов), так и не реверсируемыми (рисунок 11, а,б)

Рисунок 15. Конструктивные исполнения роликов

Конструктивные и присоединительные размеры роликов в зависимости от принятой конструкции роликов указаны в табл. 10.

Таблица 10.

Резьбонакатная головка	Р а з м е р ы р о л и к о в
	А	S	D	H	P	h	E	W
В 10	19,81	9,525	14,7	17,1			0,38	3,6
В 13	26,29	13,487*	19,6	21,8	7,5	3,5	0,38	3,7
В 18	32,64	15,875	22,9	25,2			0,38	3,7
В 36	32,64	20,625	27,2	30,1			0,38	3,7

ПРИМЕЧАНИЕ: 1. Размеры Е, W - минимально допустимые.

2. Размер S* для роликов, применяемых на ВАЗе равен 13,5 мм.

2.9 Влияние движения подачи резьбонакатных роликов на

заготовку на кинематику накатывания резьбы

Стремление к относительным осевым перемещениям в противоположных направлениях инструмента и накатываемой заготовки происходит в результате несовпадения их профилей резьб в конце профилеообразования. Величина несовпадения зависит от взаимной настройки пары роликов, которая при тангенциальном способе имеет свои особенности. Эти особенности вытекают из того, что при относительном перемещении заготовки межу роликами в направлении подачи последние увлекаются силами трения во вращение навстречу друг другу. То есть имеет место явление "закручивания" роликов. Это является одной из важных особенностей процесса тангенциального накатывания. Ниже выполнено аналитическое определение угла "закручивания" с учетом влияния упругих деформаций резьбонакатной головки и даны практические рекомендации.

2.9.1 Аналитическое определение угла "закручивания" роликов

Тангенциальный способ накатывания по сравнению с радиальным отличается характером относительных движений ролика и накатываемой заготовки. Из схемы (рисунок 3.1,а) видно, что перед накатыванием резьбонакатные ролики 1 контактируют с заготовкой 2 под углом . Вследствие поступательного перемещения резьбонакатной головки с роликами со скоростью V_T этот угол изменяется и в конце накатывания равен нулю (рисунок 3.1,б). Полагая, что взаимное обкатывание роликов и заготовки осуществляется без проскальзывания по некоторым изменяющимся диаметрам обкатки ролика D₀ и заготовки d₀ (рисунок 3.2), найдем скорости точек М₁ и M₂, принадлежащие роликам. Эти точки находятся в сложном плоскопараллельном движении: вращательном вокруг точек O₁ и O₂ соответственно и поступательном в направлении вектора скорости V_T. Из теоретической механики известно, что скорость любой точки тела, находящегося в плоскопараллельном движении, слагается из поступательного движения со скоростью полюса и из вращательного движения вокруг этого полюса.

Рисунок 3.1. Схема расположения резьбонакатных роликов и накатываемой заготовки: а) в начальный момент накатывания; б) в конечный момент накатывания.

Из этого следует, что суммарные скорости точек M₁ и М₂ при вращательном движении роликов определяются равенствами

(3.1.1)

(3.1.2)

Размещено на http://www.allbest.ru/

где V_M101 и V_M202 - окружные скорости точек M₁ и М₂ , сообщаемые вращением заготовки; - угол контакта роликов и заготовки в рассматриваемый момент.

Равенства (3.1.1) и (3.1.2) показывают, что скорости роликов при их вращательном движении различны. Разность этих скоростей определяет скорость вращения одного ролика относительно другого, то есть окружную скорость относительного вращения роликов V₀. Учитывая, что V_M101 = V_M202 , получим

 (3.1.3)

Используя выражение (3.1.3), определяем значение относительной угловой скорости ролика

(3.1.4)

Сообщение роликам дополнительной угловой скорости, определяемой выражением (3.1.4), приводит к тому, что ролики за цикл накатывания поворачиваются один относительно другого на некоторый угол (угол закручивания).

Для определения зависимости угла закручивания роликов заменим в выражения (3.1.4) переменную на t. Из схемы (рисунок 3.2) находим

и подставляя значение в выражение (3.1.4), запишем

За время накатывания dt каждый из роликов повернется на угол , следовательно

Принимая D₀=D_P (в дальнейшем покажем справедливость этого равенства), запишем выражение угла относительного поворота роликов за время накатывания t_n

После выполнения интегрирования можем записать

в конце накатывания L=V_Tt_n, поэтому после несложных преобразований получим выражение угла "закручивания" роликов

(3.1.5)

Несколько менее точное, но более удобное для практического применения выражение угла “закручивания” получается при использовании среднего значения дополнительной угловой скорости ?_ср Применив теорему о среднем интегрального исчисления [8] к выражению (3.1.4), получим

(3.1.6)

Учитывая, что , то окончательно запишем



Входящие в выражения (3.1.5) и (3.1.6) величины L и определяются выражениями, вытекающими из схемы (рис.3.1а):

(3.1.7)

(3.1.8)

Расчеты показывают, что для реальных углов "закручивания" (в пределе 15…45 град.) погрешность вычисления по приближенной формуле (3.1.6) не превышает 0,006 %, а, следовательно, выражения (3.1.5) и (3.1.6) равноценны.

2.10 Инструментальные стали для резьбонакатных роликов

Наряду с геометрическими параметрами работоспособность резьбонакатных роликов (их стойкость, появление сколов, выкрашиваний) в значительной степени определяется химическим составом и физико-механическими свойствами материала, из которого они изготовлены, а также режимом термообработки и твердостью роликов в закаленном состоянии.

В России (ранее в СССР) для изготовления резьбонакатного инструмента применяются инструментальные легированные стали Х12М, Х12МФ, Х12Ф1, Х6ВФ, 6Х6ВЗМФС, 55Х6ВЗСМФ (ЭП569) по ГОСТ 5950-73, которые обладают высокой прокаливаемостью и минимальными объемными изменениями после термообработки. Эти стали применяются для не шлифованного и шлифованного инструмента.

Резьбонакатные ролики, применяемые при тангенциальном способе накатывания, - это высокоточный инструмент со шлифованным профилем резьбы. При оптимальных геометрических параметрах роликов, режимах обработки и настройки резьбонакатного устройства резьбонакатные ролики выходят из строя, главным образом не из-за разрушения, а из-за износа. Поэтому для их изготовления необходимо применение сталей, обладающих высокой износостойкостью. Исследования и опыт работы а/о АвтоВАЗ показали, что резьбонакатные ролики могут изготавливаться из инструментальных быстрорежущих сталей, имеющих более высокие эксплуатационные свойства. Для широкого внедрения может быть рекомендована быстрорежущая сталь Р6М5 по ТУ 14-^318-72. Ее внедрение в а/о АвтоВАЗ для изготовления резьбонакатных роликов к головкам тангенциального типа позволило в несколько раз повысить их стойкость по сравнению с роликами из стали ЭП569. Из-за небольших размеров роликов более высокая стоимость стали Р6М5 незначительно сказалась на повышении стоимости инструмента по сравнению с эффектом, полученным в результате внедрения в производство. Следует отметить, что после термообработки роликов оптимальной является твердость HRC 62-64. При меньшем значении твердости у резьбонакатных роликов наступает преждевременный износ резьбового профиля, при большем значении твердости происходит выкрашивание и сколы вершин профиля резьбы.

Для снятия внутренних напряжений после операции шлифования ролики, изготовленные из стали марки Р6М5, подвергают низкотемпературному (при t=400°C) отпуску в течение одного часа.

Резьбонакатные ролики к тангенциальным головкам изготавливаются на ВАЗе по СТП 37.101.0853-78.

2.11 Вопросы для контроля знаний студентов

1. На каком оборудовании используется метод пластического деформирования для образования резьбы на заготовках?

2. Какие способы накатывания резьб применяются на токарных многошпиндельных автоматах?

3. Что называют резьбонакатной головкой?

4. Что представляет собой устройство для накатывания резьбы тангенциальным способом?

5. Что представляет собой конструкция резьбонакатной головки тангенциального типа?

6. Какие три основные конструктивные особенности присущи тангенциальному способу накатывания резьб на токарных многошпиндельных автоматах?

7. Какие разновидности резьбонакатных головок тангенциального типа Вам известны и их принципиальное отличие?

8. Какие параметры резьбонакатных роликов можно назвать геометрическими?

9. Какие типы профилей применяются при проектировании резьбонакатных роликов?

10. Из каких элементов состоит профиль резьбы резьбонакатного ролика?

11. Какие параметры характеризуют профиль резьбы резьбонакатного инструмента?

12. В чем заключается отличие замкнутого профиля резьбы инструмента от незамкнутого?

13. Что означает «заход» резьбы роликов и от чего зависит его определение?

14. От каких основных параметров резьбы детали зависит наружный диаметр резьбонакатных роликов?

15. От чего зависит определение ширины резьбонакатных роликов?

16. Что представляет из себя конструкция резьбонакатного ролика, применяемых в резьбонакатных головках тангенциального типа?

17. Каково назначение основных элементов конструкции резьбонакатных роликов?

18. Какова причина «закручивания» роликов при тангенциальном накатывании резьбы?

19. От каких параметров зависит величина угла «закручивания» ?

20. Какие марки сталей применяются для изготовления резьбонакатных роликов?

3. Разработка специальных вопросов проекта

3.1 Влияние упругих деформаций корпуса резьбонакатной головки

под действием радиальной силы накатывания на угол

“закручивания”

Формулы (3.1.5) и (3.1.6) справедливы при абсолютно жесткой конструкции резьбонакатной головки.

В результате упругих деформаций деталей и люфтов в соединениях резьбонакатной головки к окончанию накатывания изменяется межосевое расстояние роликов на величину нy y. Для получения годной резьбы резьбонакатные ролики настраиваются с учетом этой величины на межосевое расстояние A_H (рисунок 3.3)

(3.1.9)

Выполненные исследования в производственных условиях показали, что величина изменения межосевого расстояния зависит от параметров резьбы накатываемой детали, материала заготовки, жесткости резьбонакатной головки и др. Для измерений величин упругих деформаций использовался разработанный автором прибор (рис.2.5). В качестве примеров в таблице 3.1 приведены результаты измерений, выполненных в производственных условиях.

Уменьшение настроечного размера A_H между осями роликов увеличивает рабочий ход L и угол начального контакта роликов и заготовки . Рабочий ход L_y определяется зависимостью (рис.3.3):

(3.1.10)

,а угол начального контакта находим по формуле

(3.1.11)

3.1.1 Анализ влияния угла "закручивания" роликов на процесс

накатывания. Практические рекомендации

Явление закручивания роликов в процессе накатывания нарушает начальную взаимную установку роликов по шагу - к окончанию накатывания относительное положение роликов в осевом направлении изменяется.

Рассмотрим влияние угла "закручивания" роликов на относительное положение роликов в осевом направлении в зависимости от исходной установки роликов в головке. При этом считаем, что накатывании резьбы ролики могут поворачиваться относительно друг друга.

Таблица 3.1 Результаты измерения упругих деформаций для различных условий накатывания.

№ пп	Шифр роликов	Код детали	Обозначение резьбы	Упругая деформация, мм
1	02-2690-4003	2101-1012150	М20х1,5-4h6h	0,21	13
2	02-2690-4006	2101-1601215	M10x1,25-6g	0,501	15
3	02-2690-4007	2101-1007077	M18x1,5-4h6h	0,68	17
4	02-2690-4010	2103-1008021	MK14x1,5	0,35	10
5	02-2690-4023	2101-3810310	M14x1,5-6g	0,75	15

Установка 1. Установим накатные ролики в головке так, чтобы впадины резьбы одного ролика находились против выступа другого (рис.3.4) как при радиальном способе накатывания.

Рис. 3.4. Схема нанесения рисок на резьбонакатных роликах.

При таком расположении роликов совпадения их впадин и выступов в точках начального контакта и с накатываемой заготовкой нет ни в начальный, ни в конечный моменты накатывания (рис.3.5). В точках контакта и смещение впадин резьбы одного ролика относительно выступов другого в осевом направлении равно

(3.1.12)

Вследствие относительного поворота роликов на угол в конце накатывания несовпадение впадин и выступов профиля резьбы роликов (в плоскости, проходящей через оси роликов) составит величину

(3.1.13)

Наличие относительных осевых смещений роликов, определяемых зависимостями (3.1.12) и (3.1.13), отрицательно сказывается при тангенциальном способе накатывания резьбы. При этом имеет место значительное осевое давление со стороны накатываемой заготовки на витки роликов, вызывающее отслаивание металла заготовки, повышенный износ профиля накатных роликов и его разрушение, а также разрушение деталей резьбонакатной головки.

Установка 2. Установим накатные ролики в головке так, чтобы впадина резьбы одного ролика совпадала с выступами другого в конечной стадии накатывания, то есть когда накатываемая заготовка будет находиться на линии, соединяющей центра роликов при расположении их торцов в одной плоскости. Такая установка накатных роликов возможна с учетом угла

(3.1.14)

При такой установке роликов в начальный момент накатывания нет совпадения впадин резьбы одного ролика с выступами другого. Совпадение впадин и выступов резьбы роликов имеет место в радиальных сечениях, проходящих по радиусам O_1m и O_2n и расположенных к линии О₁О₂ под углом (рисунок 3.5,а). При этом величина угла превосходит угол . Их разность определяет смещение ниток резьбы одного ролика относительно другого в начальный момент накатывания на величину Z_CM3 (рисунок 3.5,б).

(3.1.15)

Появление смещения Z_CM3 приводит к тому, что ролики в начальный момент накатывают каждый свою нитку. Так как величина этого смещения невелика, то при достижении некоторой глубины внедрения ролики будут накатывать одну нитку, образуя впадины более широкие, чем образующие их выступы профиля инструмента (рисунок 3.5,б). При такой настройке роликов выступы профиля роликов также испытывают односторонние нагрузки со стороны формируемого резьбового профиля на заготовке, и естественный процесс профилеобразования нарушается. Чтобы избегать этого, необходимо при установке роликов в головке предусматривать зазор между торцами роликов и опорами резьбонакатной головки, равный Z_CM3. В процессе активного профилеобразования сечения O_1m и О_2n изменяют свое положение и в конце накатывания расположатся на линии центров О₁О₂. При этом осевое смещение Z_СМ =0.

Для примера накатывания резьбы MI8xI,5-4h5h величины смещений приведены в таблице 3.2. Расчеты выполнены без учета упругих деформаций .

Таблица 3.2 Осевые смещения роликов в зависимости от начальной настройки роликов, мм

ZCM1	ZCM2	ZCM3
0,180	0,272	0,080

Из рассмотренного выше следует, что наиболее оптимальной является настройка роликов, учитывающая угол "закручивания" при котором обеспечивается совпадение выступов и впадин профилей ниток резьбы в конце накатывания, то есть Z_CM=0.

Для предупреждения последствий, связанных с закручиванием роликов при проектировании резьбонакатных головок необходимо предусмотреть в конструкциях компенсаторы. Это могут быть компенсаторы «закручивания» встраиваемые в кинематическую цепь, или компенсаторы осевого перемещения (обычно пружины различных типов).

В конструкциях резьбонакатных головок с компенсаторами закручивания установка роликов должна быть выполнена таким образом, чтобы в конце накатывания было совпадение впадин одного ролика с выступами другого. Это достигается обычно тем, что установка роликов в головке осуществляется со смещением заходов резьбы роликов на угол . Для этого на торцах роликов наносятся установочные риски так, чтобы при расположении опорных торцов в одной плоскости и расположении выступов одного из роликов против впадин другого угол между рисками был равен (рисунок 3.4). А установка роликов в головке должна выполняться по рискам так, чтобы они находились на линии, соединяющей центры роликов (рисунок 3.6).

Оба типа компенсаторов должны быть рассчитаны, исходя из предполагаемого диапазона накатываемых резьб и диметров роликов.

Рисунок 3.5. Схема к определению смещения ниток резьб ролика и накатываемой головки



Рисунок 3.6. Смещение ниток резьбы роликов в начальной стадии накатывания при настройке роликов по рискам.

Рисунок 3.7. Схемы, характеризующие влияние направления окружной скорости и тангенциальной подачи на угол ''закручивания''.

Заключение

Поставленная цель «разработать методическое пособие для проведения лекционно-практических занятий темы «Накатывание резьбы на универсальных токарных станках» резьбонакатными головками тангенциального типа» и задачи дипломного проектирования выполнены. Сделан обзор существующей научно-технической и учебно-методической литературы и учебной документации ИПФ, на основании которого был отобран материал лекционных занятий по теме «Резьбонакатной инструмент». Подготовлен проект методического пособия по проектированию резьбонакатных роликов к резьбонакатным головкам тангенциального типа. Составлена на языке программирования Q.Basic программа вычисления основных конструкторских параметров резьбонакатных роликов, которое возможно применять и в производственных условиях.

Считаем, что выбранное направление работы по данной теме может быть продолжено для других способов накатывания, в частности, для радиального способа накатывания резьбы, а также необходимо, на наш взгляд, подготовить лабораторно-практическое занятие по теме «Накатывание резьб».

ЛИТЕРАТУРА

1. Ангеловски Крсте. Учителя и инновации. - М.: Просвещение, 1991. - 115с.

2. Аршинов В. А., Алексеев Г. А. Резание металлов и режущий инструмент. - М.: Высш. Шк. 1979.- 235 с.

3. Барбашов Ф. А. Фрезерное дело. - 3-е, перераб. и доп. - М.: Высш. шк.,1989. - 208 с., ил.

4. Безрукова В. С. Педагогика: Учебник для инженерно-педагогических специальностей. - Екатеринбург. Издательство Свердловского инженерно-педагогического института,1993. - 320 с.

5. Блюмберг В. А., Зазерский Е. И. Справочник Фрезеровщика. - Ленинград: Машиностроение, 1984. - 426 с.

6. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по высшей математике. - М.: Наука, 1967, - 608 с.

7. Глызина Н. Ф. Управление процессом усвоения знаний. - М.:Педагогика, 1975. -154 с.

8. Горбунов Б. И. Обработка металлов резанием. Металлорежущий инструмент и станки. - М.: Машиностроение,1981. - 312 с.

9. Евдокимов В. Д., Полевой С. Н. Знакомьтесь - инструменты. - М.: Машиностроение, 1981. - 109 с., ил.

10. Зверева Н. М. Как активизировать обучение в вузе? - Горький, 1989. - 98 с.

11. Колев Н.С., Красниченко Л. В., Никулин Н. С. Металлорежущие станки / 2-е издание. - М.: Машиностроение, 1980. 329 с.

12. накатывание резьбы. - Экспресс-информация. "Организация автомобильного производства", № 4, с. Кузьменко А.Ф., Андронов И.В., Пикалов Б.И., Пашко Н.М. Накатывание наружной резьбы с тангенциальной подачей роликов. - Автомобильная промышленность, 1973, № 11, с. 35-37.

13. Кузьменко А.Ф., Андронов Н.В., Пашко Н.М. Накатывание резьб головками тангенциального типа на токарных многошпиндельных автоматах. - Экспресс-информация. "Технология автомобилестроения", № 7, с. 3-12. Тольятти, филиал НИИНавтопрома, 1974.

14. Кузьменко А.Ф., Андронов Н.В., Пашко Н.М. Накатывание наружных резьб круглыми роликами. - Экспресс-информация. "Технология автомобилестроения", № 12, с. 3-9. Тольятти, филиал НИИНавтопрома, 1974.

15. Кузьменко А.Ф., Пашко Н.М. Расчет резьбонакатного инструмента при обработке деталей в центрах. - В кн.: Исследования в области образования наружных резьб, резьбообразующих инструментов, станков и методов контроля резьб. Тула, ТПИ, 1974, с. 118-125.

16. Кузьменко А.Ф., Пашко Н.М. Расчет положения рисок на резьбонакатных роликах при тангенциальном накатывании резьб резьбонакатными головками. - Экспресс-информация. "Технология автомобилестроения", № 8, с.33-38. Тольятти, филиал НИИНавтопрома, 1976.

17. Кузьменко А.Ф. Факторы, влияющие на качество накатываемых резьб резьбонакатными головками тангенциального типа. - Экспресс-информация. "Организация автомобильного производства", № 12, с. 42-46. Тольятти, филиал НИИНавтопрома, 1979.

18. Кузьменко А.Ф. Кинематика профилеобразования резьбы при тангенциальном способе накатывания. - Экспресс-информация. "Организация автомобильного производства, № 18, с. 40-49. Тольятти, филиал НИИНавтопрома, 1979.

19. Кузьменко А.Ф. Расчет диаметров заготовок под 26-30. Тольятти, филиал НИИНавтопрома, 1980.

20. Кузьменко А.Ф. Совершенствование процесса накатывания резьб резьбонакатными головками тангенциального пипа. - В кн.: Исследования в области технологии образования резьб, резьбообразующих инструментов, станков и методов контроля резьб. Тула, ТПИ, 1980, с. 66-75.

21. Кузьменко А.Ф. Нанесение и контроль настроечных рисок резь-бонакатных роликов при помощи специального прибора. - Экспресс-информация. "Организация автомобильного производства" № 1, с. 35-38. Тольятти, филиал НИИНавтопрома, 1981.

22. Кузьменко А.Ф. Уточнение основных конструкторских параметров резьбонакатных роликов» - Экспресс-информация. "Организация автомобильного производства", № 4 с. 19-26. Тольятти, филиал НИИНавтопрома, 1982.

23. Кузьменко А.Ф. Взаимодействие сил и осевых перемещений при накатывании резьб резьбонакатными головками тангенциального типа.

24. Лернер П. С., Лукьянов П. М. Токарное и фрезерное дело. -М.: Просвещение, 1986. - 268 с.

25. Локтев Д. А. // Обзор производственной программы. Режущий и вспомогательный инструмент. - 6-е изд., - М. 1998. - 92 с., ил.

26. Матвеев В.В., Кузьменко А.Ф. Особенность кинематики накатывания резьб резьбонакатными головками. - Вестник машиностроения, 1979, № 11, с. 57-59.

27. Макиенко Н. И. Педагогический процесс в училищах профессионально-технического образования. - Минск: Высш. шк., 1977. - 193 с.

28. Методика трудового обучения с практикумом./ Под ред. Тхоржевского Д. А. - М.: Просвещение, 1987. - 360 с.

29. Ничков А. Г. Фрезерные станки. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машино строение, 1984. - 160 с., ил.

30. Новые исследования в педагогических науках. - М.: Педагогика,1991.- 155с.

31. Общая психология./ Под ред. В. В. Богословского, А. Г. Ковалева. - М.: Просвещение, 1973. - 428 с.

32. Орнис Н. М. Основы механической обработки металлов. - М.: Машиностроение, 1968. - 143 с.

33. Писаревский М.И. Накатывание точных резьб, шлицев и зубьев. - Л.: Машиностроение, 1973. - 200 с.

34. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок. - М.: Энергоатомиздат., 1987. - 48 с.

35. Сенькин Е. Н., Истомин В. Ф., Журавлев С. А. Основы теории и практики фрезерования материалов. - Ленинград: Машиностроение, 1989. - 211 с.

36. Скакун В. А. Введение в профессию мастера производственного обучения / Методическое пособие. - М.: Высш. шк., 1988. - 365 с.

37. Сулла М. Б. Охрана труда. - М.: Просвещение, 1989. - 86 с.

38. Султанов Т.А. Основы теории и проектирования резьбонакатных инструментов. Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, Московский станкоинструментальный институт, 1976 - 39 с.

39. Учителю о педагогической технике. / Под ред. Рувинского Л. И. - М.: Педагогика, 1997. - 459 с.

40. Фридман А. М., Кулагина И. А. Психологический справочник учителя. - М.: Просвещение, 1991. - 315 с.

41. Хостикоев М.З. Исследование и разработка тангенциальных резьбонакатных головок. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, Всесоюзный научно-исследовательский инструментальный институт, 1980 - 24 с.

42. Чудаков Е. А. Машиностроение. Энциклопедический справочник. Том 7. - М.: Машиностроение, 1948. - 710 с., ил., см. с. 292

Размещено на Allbest.ru