книги / Технология инструментального производства

§ 10. ЗАТЫЛОВАНИЕ

Затылованием называют метод обработки зубьев режущих ин­ струментов, при котором обеспечивается постоянство профиля зуба

ивеличины заднего угла во всех радиальных сечениях зуба. Величина затылования

(69)

где О — диаметр фрезы в мм;

г— число зубьев фрезы;

а— задний угол.

Взависимости от типа и профиля фрез различают радиальное (рис. 132, а), угловое (рис. 132, б) и осевое (рис. 132, в) затылова­ ния.

Радиальное затылование применяют во всех случаях, когда зад­ ние углы на всем периметре профиля достаточны, т. е. когда их ве­ личина на всех участках профиля больше 3°. Когда профиль фрезы имеет криволинейные или наклонные режущие кромки, то для полу­ чения заднего угла на всех участках профиля прибегают-к затылованию под углом (угловое затылование), которое позволяет получить соответствующий задний угол на криволинейных и наклонных уча­ стках. При этом угол поворота суппорта зависит от конфигурации профиля и должен обеспечивать задний угол на криволинейных уча­ стках профиля не менее 3°.

Для затылования применяются кулачки, показанные на рис. 133. Длина окружности кулачка разделяется на рабочую и нерабочую части. Длину рабочей части кулачка делают больше ширины зуба затылуемой фрезы. Принято делать у фрез ширину зуба равной (0,7ч-0,8) пБ : г и ширину впадины (0,3ч-0,2) пБ : г или соответ­ ственно в градусах — 252—288° и 108—72°. Для этого в целях обе­ спечения затылования по всей ширине зуба рабочая часть на кулачке принимается равной 300—330°, а нерабочая часть соответственно 30—60°. Рабочая часть кулачка выполняется по архимедовой спи­ рали, а нерабочая по плавной кривой. Рабочий участок кулачка может занимать 360°, а нерабочая часть равна 0°. В этом случае от­ бой кулачка на станке получается резким. Такие кулачки приме­ няются на токарно-затыловочных станках, обладающих весьма боль­ шой жесткостью.

Рис. 132. Способы заты лован и я

171

Для обеспечения жесткости оправка с фрезой закрепляется од­ ним концом в конус шпинделя станка, а другим — в конусе втулки, вставленной в конус задней бабки (рис. 134). Ширина резцов при фасонном радиальном затыловании обычно не превышает 70—80 мм и только в отдельных случаях достигает 100—150 мм.

Затылуют как полнопрофильными, так и полу профильными рез­ цами (рис. 135). При затыловании полупрофильными резцами не­ обходимо соблюдение перекрытия, т. е. ширина каждого резца должна быть больше половины затылуемого профиля. Окончатель­ ное затылование производят полнопрофильным резцом. Если фреза имеет криволинейный профиль и вследствие большой длины ее за­ тылование не может быть произведено фасонным резцом, то его про­ изводят по копиру, при этом суппорт получает дополнительное пе­ ремещение по направляющим нижних салазок, копируя профиль копирной линейки. Угол подъема копира не должен превышать 30— 35°.

Как пример сложных затыловочных работ можно привести заты­ лование червячно-модульных фрез с винтовой канавкой. Затыло-

172

вание можно разбить на два этапа — черновое и чистовое. Затылование производят на универсальных токарно-затыловочных стан­ ках. Черновое затылование включает переходы: затылование по наружной поверхности и затылование профиля зуба. Червячно­ модульную фрезу по наружной поверхности затылуют простым то- карно-затыловочным резцом с прямолинейной режущей кромкой.

Профиль зуба затылуют следующим образом: у червячно-мо­ дульных фрез с винтовой канавкой модулем до 6 мм профиль заты­ луют общим.резцом. Боковые стороны профиля у червячно-модуль­ ных фрез от модуля 6,5 мм затылуют двумя резцами — правым и левым, т. е. сначала затылуют одну сторону профиля — правую или левую, затем вторую. Для сохранения одинаковых кинемати­ ческих углов резания а р (см. рис. 133, а) при затылованйи правой червячно-модульной фрезы, имеющей левую винтовую канавку, об­ работку левой стороны профиля производят резцом, у которого ста­ тический задний угол а ст делают увеличенным с учетом угла наклона резьбы червячно-модульной фрезы. Передний угол соответственно уменьшается.

Правую боковую сторону профиля затылуют левым резцом, у ко­ торого статический задний угол уменьшается на величину наклона резьбы; статический передний угол увеличивается на ту же вели­ чину. При этих условиях кинематические углы резания обоих рез­ цов будут одинаковы. Чистовое затылование включает следующие переходы: по наружной поверхности, по профилю правой стороны, по профилю левой стороны, канавки по впадине, радиуса профиля зуба с правой стороны радиусным резцом, радиуса профиля зуба с левой стороны радиусным резцом.

Шлифование профиля червячно-модульных фрез с винтовыми ка­ навками, так же как и затылование, разделяется на черновое и чи­ стовое. Шлифование производят на универсально-токарно-затыло- вочных станках с применением специальных шлифовальных при­ способлений. Черновое шлифование включает следующие переходы: по наружной поверхности, профиля с одной стороны, профиля с дру­ гой стороны. Чистовое шлифование включает следующие переходы: по наружной поверхности, правой боковой стороне профиля, левой боковой стороне профиля, радиуса зуба с правой стороны, радиуса зуба с левой стороны.

На рис. 136 показаны три схемы шлифования профиля червяч­ но-модульных фрез: чашечным коническим кругом (рис. 136, а), пальцевым кругом (рис. 136, б) и фасонным дисковым кругом (рис. 136, в). В двух последних случаях шлифовальные круги запра­ вляют под углом соответственно профилю шлифуемых фрез. При шли­ фовании профиля затылованных фрез следует стремиться к тому, чтобы профиль был бы максимально прошлифован по всей ширине зуба с образованием правильного спада затылка (рис. 137, а) без седлообразности (рис. 137, б). Седлообразность получается при при­ менении шлифовальных кругов слишком большого диаметра. В этом случае достигается максимальное увеличение срока службы инстру­ мента, так как при отсутствии седлообразное™ количество переточек

173

фрезы увеличивается. Хорошие результаты получаются при шлифо­ вании кругом минимального диаметра при работе по схемам, пока­ занным на рис. 136, а и б. Наименьший размер шлифовального круга определяется прочерчиванием; при выходе круг не должен задевать соседний зуб [3].

При шлифовании профиля червячно-модульных фрез коническим чашечным кругом в зависимости от модуля подбирается диаметр круга и частота вращения при скорости а = 35 м/с (табл. 27).

Фасонные затылованные поверхности фрез шлифуют шлифоваль­ ными кругами, заправленными по соответствующему профилю. Про­ филь на кругах заправляют накатыванием профильной накаткой или алмазом в специальных приспособлениях (см. § 12). Не всегда можно получить затылок, прошлифованный на всей ширине зуба. В этом случае оставляется х/3 ширины зуба, которая не шлифуется. Но эта часть будет способствовать образованию седлообразности. Устранить седлообразность можно путем применения двойного затылования зуба (рис. 138). Предварительное затылование производят кулачком

Рис. 138. Схема заты лка при двой­ ном заты ловании

174

с большим спадом. Тогда при шлифовании профиля со спадом за­ тылка К, меньшем чем Кг, согласно техническим требованиям полу­ чится нормальная форма зуба без седлообразности.

При радиальном затыловании фрез фасонным резцом скорость резания выбирают в пределах 1—4 м/мин. Однако определяющим параметром затылования будет число врезаний (ударов) резца в ми­ нуту, которое выбирается в зависимости от диаметра фрезы:

При черновом затыловании число врезаний резца в минуту можно увеличить на 50—60%. Радиальная подача при черновом затылова­ нии 0,08—0,12 мм/об, при чистовом 0,02—0,04 мм/об. При затылова­ нии фрез шлифовальным кругом скорость вращения фрез выбирают в пределах 1—4 м/мин. Радиальная подача при черновом шлифова­ нии 0,01—0,06 мм/об, при чистовом 0,002—0,008 мм/об.

Машинное время при затыловании червячно-модульных фрез

Кг — коэффициент, учитывающий выхаживание при шлифовании. Машинное время при радиальном затыловании фасонных фрез

где 10 — максимальный слой металла, удаляемый при затыловании (см. рис. 133).

175

§11. НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБЫ

Нарезание резьбы резцами и гребенками на токарно-винторезных станках наиболее распространено в условиях' единичного и мелко­ серийного производства.

Резцами резьба нарезается двумя способами. При первом способе (рис. 139, а) резец подается радиально, при втором — резец подается боковым врезанием под углом к оси заготовки, вдоль образующей профил^ резьбы (рис. 139, б). В данном случае правая кромка сни­ мает очень тонкую стружку и медленнее изнашивается, а сам про­ цесс резания протекает легче, так как наибольшее давление резания испытывает только левая режущая кромка. Часто комбинируют бо­ ковое врезание резца при черновых проходах с радиальным вреза­ нием при чистовых проходах. Быстрорежущими резцами резьбу на­ резают со скоростью 3—10 м/мин.

При нарезании 'резьб с шагом более 2 мм и боковым врезанием за каждый черновой проход резец подается на глубину 12 — 0,254- -ч-0,5 мм. Для чистовых проходов применяют радиальное врезание с подачей резца на глубину (х — 0,054-0,1 мм за каждый проход. Для резьб с шагом до 2 мм черновые и чистовые проходы осуще­ ствляются только при радиальной подаче; резец подается на глу­ бину 1Ь = 0,05ч-0,2 мм за один проход.

Стремление к повышению производительности труда привело к внедрению на резьбонарезных работах гребенок, из которых наи­ большее распространение, вследствие простоты конструкции и более точного изготовления, получили круглые гребенки. Производитель­ ность при нарезании резьбы гребенками повышается более чем

в2 раза по сравнению с резцами.

Вусловиях серийного и крупносерийного производства резьбу

нарезают на полуавтоматических токарно-винторезных станках, в которых переключение с рабочего хода на холостой, обратный ход, подача на глубину и выключение станка происходят автоматически с помощью механизма распределительного вала. Кроме того, в от­ дельных конструкциях предусмотрено автоматическое регулирова­ ние величины поперечной подачи на глубину резания (прогрессивная подача) для черновых и чистовых проходов.

Фрезерование резьбы. Резьбу большой длины и крупного шага нарезают дисковыми фрезами, профиль которых соответствует про­ филю нарезаемой резьбы. При нарезании короткой резьбы применяют более производительный способ фрезерования гребенчатыми резьбо­ выми фрезами с кольцевым расположением витков.

Рис. 139. Способы подачи резца при нарезании остроугольной резьбы

176

фрезами. Гребенчатые резь­ бовые фрезы применяются при чистовом нарезании первых номеров ручных метчиков, при

черновом нарезании последних номеров ручных метчиков, круглых плашек от М52 и выше, при фрезеровании рифлений на ножах для составных инструментов, на плоских накатных и тангенциаль­ ных плашках, на корпусах и в упорных кольцах сборных развер­ ток, зенкеров и т. д.

Вследствие затруднений при фрезеровании резьбы фрез с шагом менее 0,8 мм применяют резьбовые фрезы с шахматным зубом (рис. 140). При фрезеровании резьбы у червячно-модульных фрез на резьбофрезерных станках применяют резьбовые фрезы, краткая характеристика которых приведена в табл. 28. Скорость резания при этом 18—25 м/мин. Резьба с модулем 3,75 мм на червячных фре­ зах с прямой канавкой нарезается гребенкой. Червячно-модульные фрезы с модулем до 5 мм могут нарезаться .более производительным методом — зуборезными долбяками.

Нарезание резьбы метчиками. Резьбу в круглых плашках наре­ зают плашечными и маточными метчиками. Плашечные метчики имеют длинную заборную часть, которая по среднему диаметру шлифуется на конус. Маточные метчики служат для калибровки резьбы и сня­ тиязаусенцев после сверления стружечных отверстий.

Резьбу в плашках нарезают на вертикально-нарезных или то­ карно-винторезных станках с принудительной подачей метчика от ходового винта или без нее. Метчик при этом крепят за квадрат в смен­ ной планке, устанавливаемый на суппорте токарно-винторезного станка. Ходовой винт нужен в момент захода метчика в отверстие. Дальнейшее образование резьбы происходит самозатягиванием.

Вместо раздельного нарезания резьбы в круглой плашке плашечным и маточными метчиками применяют так называемый ком­ бинированный метчик, соединяющий в себе элементы плашечного и маточного-метчиков. Таким метчиком резьба в плашке нарезается за один проход после сверления стружечных отверстий и их вскры­ тия. Скорость резания при нарезании резьбы 2—5 м/мин. '

177

К преимуществам накатывания резьбы следует отнести высокую производительность; экономию металла, так как размер заготовки приблизительно равняется среднему диаметру метчика (для мет­ чика с нешлифованным профилем); высокий класс чистоты поверх­ ности (6—7); высокую точность резьбы.

Накатыванием на метчиках получается резьба со степенью точ­ ности Е. Для метчика со шлифованным профилем припуск к на шли­ фование резьбы задается от среднего диаметра (рис. 142). При на­ катывании профиля резьбы металл перемещается и этот припуск будет распределен по всему контуру профиля резьбы. Величину пере­ мещенного припуска обозначим через а. Из треугольника АВС

а = к зш — у

где а — угол профиля резьбы.

Основными условиями при накатывании резьбы роликами в це­ лях получения хорошего профиля резьбы является точное смеще­ ние профиля резьбы одного ролика относительно другого на величину, равную половине шага резьбы.

Обратная конусность при накатывании резьбы на метчиках до­ стигается созданием непараллельности осей роликов в соответствии с величиной обратной конусности. Для накатанных метчиков эта величина равняется от 0,05 до 0,1 мм на 100 мм длины рабочей части, что соответствует наклону одного из роликов на угол, равный при­ мерно 4'.

При накатывании резьбы роликами заготовка, распо­ ложенная между роликами, захватывается ими и во время вращения роликов повора­ чивается вокруг своей оси несколько раз до образова­ ния резьбы на установлен­ ной длине. Диаметр роликов зависит от конструкции

178

станков и колеблется в пределах 120—250 мм. Для малых резьбо­ накатных станков (для диаметра до 3 мм) диаметры роликов 50— 80 мм. В связи с тем, что диаметры роликов значительно превосходят диаметры накатываемых метчиков, для получения необходимого угла подъема на роликах нерезают многозаходную резьбу. Число заходов резьбы

Качество накатываемой резьбы во многом зависит, от конструк­ ции роликов и метода построения профиля резьбы. При проектиро­ вании роликов принимают следующие положения: дно впадины ро­ лика не должно участвовать в образовании резьбы; головка резьбы накатываемого метчика, увеличенная на припуск под шлифование по наружной поверхности, должна помещаться во впадине профиля ролика.

Зазор между дном впадины и наружной поверхностью выдавлен­ ной резьбы метчика должен быть не менее 0,1 мм.

Метчики накатывают со скоростью 28—30 м/мин. Диаметр ро­ ликов 120—140 мм применяют для накатки метчиков диаметром 3— 24 мм на станках типа Рее-'Фее и диаметр роликов 220—235 мм для накатки метчиков диаметром 27—52 мм на станках конструкции Экспериментального научно-исследовательского института металло­ режущих станков (ЭНИМСа). При этом во всех случаях следует иметь в виду, что число заходов резьбы должно быть целым числом. Резьба накатывается за 10—25 оборотов метчика (соответственно для диаметров 3—52 мм). Частота вращения метчика

«м = п ' ®ср— об/мин,

«ср. М

где пр — частота вращения ролика об/мин.

Из общего числа оборотов метчика 20—30% оборотов дается на выхаживание.

При ручной загрузке в процессе накатки метчика вспомогатель­ ное время составляет 3—6 с в зависимости от размера метчика. При автоматизированном процессе накатки резьбы на метчиках (авто­ матизация загрузки и выгрузки метчиков) время холостых ходов составляет 0,8—0,9 с. Время на организационное и техническое об­ служивание принимают 20%. Сила при накатке метчиков из быстро­

М12Х 1,75 — 3500 кгс (35 кН); для М18х2,5 и М20х2,5 — 6000 кгс (60 кН).

Шлифование резьбы применяют для образования точной резьбы у инструментов. Резьбошлифовальные станки бывают двух основных типов: с поворотом стола на угол подъема шлифуемой резьбы и с по-

179

VVVVл^Л /V

г)

Рис. 143. Схема шлифования резьбы на метчиках различными методами:

а — шлифование на проход однониточным кругом; б — шлифование методом вреза­ ния многониточным кругом, в — шлифование на проход многониточным кругом; г —

заборная часть многониточного круга; д —отклонение от теоретического профиля резьбы

воротом бабки шлифовального круга на тот же угол. Шаг резьбы на­ страивают сменными зубчатыми колесами, либо сменными винтами и гайками. Для станков последнего типа изготовляют набор точных сменных ходовых винтов с гайками. На таких станках можно шли­ фовать резьбу при вращении заготовки в обе стороны, при этом экономится время на холостой ход. Резьбошлифовальные станки со сменными винтами и гайками применяют в серийном производстве. К недостаткам этих станков следует отнести (главным образом при изготовлении калибров) невозможность корригировать шаг резьбы в случае неточности шага ходового винта. Станки,, предназначенные для шлифования резьбы метчиков, снабжают устройствами, позво­ ляющими затыловать профиль резьбы со спадом затылка 0,01— 0,06 мм.

Применяют два вида шлифования резьбы: скоростной и глубин­ ный. Скоростной вид шлифования характеризуется тем, что резьба обрабатывается однониточным шлифовальным кругом (рис. 143, а) при скорости вращения заготовки 1,5—8 м/мин за много проходов — от 10 до 18 и более, в зависимости от шага резьбы. Этот вид шлифо­ вания применяют для образования резьбы на метчиках обычной точ­ ности согласно ГОСТ 16925—71. Так, допуск на половину угла про­ филя а/2 в зависимости от шага (0,35-^- 5 мм) для степеней точности Н1, Н2, НЗ колеблется от ±40' до ±15', точность шага (для тех же шагов) — в пределах от ±0,008 до ±0,012 мм и точность среднего диаметра (для Н1) от 0,014 до 0,0,53 мм для диаметров 3—52 мм.

180