Способ накатывания внутренних резьб

Изобретение относится к области технологии машиностроения, формообразованию пластическим деформированием внутренних резьб средних и крупных размеров на деталях из среднепластичных материалов. Способ включает движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности инструмента-головки, содержащей корпус со штоком, как минимум, три свободно вращающихся резьбонакатных ролика, размещенных в вилках, расположенных в радиальных пазах корпуса и предназначенных для взаимодействия с поверхностью штока. При этом вилки с резьбонакатными роликами выполнены с возможностью перемещения в радиальном направлении под действием силы, прикладываемой к штоку. Для повышения производительности, точности и снижения себестоимости резьбонакатные ролики устанавливают на радиально-упорных подшипниках на осях и закрепляют гайками, при этом поверхность штока для взаимодействия с вилками выполнена конической. Инструмент-головка может быть снабжена двумя винтовыми пружинами сжатия, расположенными в кольцевых канавках корпуса с торцов резьбонакатных роликов и предназначенными для создания постоянного контакта вилок с упомянутой конической поверхностью штока и удержания от выпадения резьбонакатных роликов. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к технологии машиностроения, к способам формообразования пластическим деформированием внутренних резьб средних и крупных размеров в деталях из среднепластичных материалов.

Известен способ изготовления внутренних резьб бесстружечным метчиком, имеющим резьбовые деформирующие элементы, перемещающиеся в радиальном направлении под действием статической силы, прикладываемой к хвостовику метчика [1]. Способ позволяет повысить производительность обработки и точность накатываемой резьбы.

Однако наличие между заготовкой и инструментом трения скольжения приводит к необходимости приложения значительного крутящего момента для совершения главного движения (вращения инструмента или заготовки). Наличие трения скольжения между заготовкой и инструментом приводит также к быстрому износу инструмента, усугубляемому тем, что деформирующая поверхность инструмента в процессе формирования резьбового профиля находится в постоянном контакте с заготовкой. В связи с этим способ может быть использован ограниченно: только для накатывания резьб сравнительно небольшого диаметра и шага в заготовках из пластичных материалов.

Известен способ накатывания внутренних резьб пластическим деформированием металла, при котором движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности сообщают инструменту-головке, содержащей корпус со штоком, как минимум, три свободно вращающихся резьбонакатных ролика, размещенных в вилках, расположенных в радиальных пазах корпуса и предназначенных для взаимодействия с поверхностью штока, при этом вилки с резьбонакатными роликами выполнены с возможностью перемещения в радиальном направлении под действием силы, прикладываемой к штоку [2].

Недостатком известного способа являются большие потери мощности на преодоление сил трения и, как следствие, большой износ контактирующих поверхностей корпуса, вилок, резьбонакатных роликов и штока, ведущий в появлению зазоров, люфтов, которые снижают качество обработки.

Задачей изобретения является повышение производительности, точности и снижение себестоимости, а также расширение технологических возможностей накатывания внутренних резьб путем применения для их формообразования инструмента с резьбонакатными роликами, имеющими возможность легкого свободного вращения и перемещения в радиальном направлении в процессе обработки.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа накатывания внутренних резьб пластическим деформированием металла, при котором движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности сообщают инструменту-головке, содержащей корпус со штоком, как минимум три свободно вращающихся резьбонакатных ролика, размещенных в вилках, расположенных в радиальных пазах корпуса и предназначенных для взаимодействия с поверхностью штока, при этом вилки с резьбонакатными роликами выполнены с возможностью перемещения в радиальном направлении под действием силы, прикладываемой к штоку, кроме того, резьбонакатные ролики устанавливают на радиально-упорных подшипниках на осях и закрепляют гайками, при этом поверхность штока для взаимодействия с вилками выполнена конической. Причем инструмент-головку снабжают двумя винтовыми пружинами сжатия, расположенными в кольцевых канавках корпуса с торцов резьбонакатных роликов и предназначенными для создания постоянного контакта вилок с упомянутой конической поверхностью штока и удержания от выпадения резьбонакатных роликов.

При этом заготовке сообщают вращательное движение.

Кроме того, продольную подачу устанавливают равной шагу накатываемой резьбы и сообщают вращательное движение инструменту-головке при неподвижной заготовке.

Сущность способа и конструкции головки для накатывания внутренних резьб с радиальной подачей резьбонакатных роликов поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен инструмент-головка, продольный разрез Б-Б фиг.2; на фиг.2 - головка, поперечный разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - головка, общий вид по Г фиг.1; на фиг.4 - головка, поперечный разрез В-В фиг.1.

Предлагаемый способ служит для накатывания внутренних резьб пластическим деформированием металла, при котором заготовке сообщают вращательное движение, а подачу вдоль обрабатываемой поверхности - инструменту-головке.

Резьбонакатная головка состоит из корпуса 1 с прямоугольными радиальными пазами 2 в количестве не менее трех, в которые вставлены на осях 3 резьбонакатные ролики 4, имеющие возможность перемещения в радиальном направлении. Радиальные пазы 2 имеют наклон относительно общей продольной оси вращения головки на угол γ, равный углу подъема накатываемой резьбы.

Для обеспечения свободного вращения на оси 3 каждый резьбонакатный ролик 4 установлен на радиально-упорных подшипниках 5 и фиксируется с торца от осевого смещения гайкой 6. Резьбонакатные ролики 4 имеют кольцевые витки для образования внутренней резьбы на заготовке. Резьбонакатные ролики 4 смещены друг относительно друга в продольном направлении на величину, равную

Р_ш/n,

где Р_ш - шаг накатываемой резьбы,

n - количество резьбонакатных роликов 4.

Головка снабжена двумя винтовыми цилиндрическими пружинами 7 сжатия, расположенными в кольцевых канавках корпуса 1 с торцов резьбонакатных роликов 4, служащими для создания постоянного контакта вилок 8 с конической поверхностью 9 штока 10 и удерживающими от выпадания резьбонакатные ролики 4.

В центральное продольное ступенчатое отверстие корпуса 1 вставлен шток 10, имеющий конические поверхности 9, на которые опираются вилки 8 ответными коническими поверхностями. Вилки 8 предназначены для восприятия перемещения штока 10 в продольном направлении и передачи перемещения резьбонакатным роликам 4 в радиальном направлении под действием силы Р, прикладываемой к штоку 10. От точности изготовления вилки 8 и паза 2 корпуса и назначения посадок на размеры l H7/h6, L H7/h6 зависит качество накатываемой резьбы. Ось 3, имеющая с одной стороны (справа, согласно фиг.1) ступень большого диаметра с лысками и резьбовую ступень (слева, согласно фиг.1), на которую навернута гайка 6, также имеющая лыски, свободно сидит в вилке 8.

Способ осуществляется следующим образом.

Головка, установленная на рабочем органе станка (не показан) в нерабочем состоянии с наружным диметром D_min по резьбонакатным роликам 4, меньшим наружного диаметра накатываемой резьбы, свободно вводится в отверстие заготовки (не показана) на всю длину накатываемой резьбы, так как высота резьбонакатных роликов больше на ≈4Р_III длины накатываемой резьбы заготовки.

Как только головка займет требуемое положение, установочное движение прекращается и к штоку 10 прикладывается сила Р. Под действием силы Р шток 10 перемещается внутрь головки. При осевом перемещении штока 13 его конические поверхности 9 сообщают радиальное перемещение вилкам 8. Благодаря перемещению вилок 8 оси 3 с установленными на них резьбонакатными роликами 4 также перемещаются радиально, в направлении от оси вращения накатываемой резьбы.

Одновременно заготовке (не показана) сообщают главное вращательное движение V_з и поступательное движение подачи S_пр, равное шагу получаемой резьбы.

В зависимости от модели станка, применяемого для резьбонакатывания, вращение и продольная подача могут сообщаться инструменту при неподвижной заготовке.

Под действием силы Р резьбонакатные ролики 4 внедряются в отверстие заготовки, формируя в ней резьбу. При повороте заготовки на 1/3 оборота формируется полный профиль резьбы.

Поскольку между заготовкой и резьбонакатными роликами 4 имеет место трение качения, значительно снижается крутящий момент, действующий на привод главного движения. Участок резьбы ролика, взаимодействующего с заготовкой, из-за вращения ролика постоянно меняется, износ резьбонакатного ролика происходит значительно медленнее, чем аналогичного бесстружечного метчика.

Радиальное перемещение резьбонакатных роликов прекращается и при повороте заготовки на полный оборот головка калибрует полученную резьбу.

Для вывода головки из обработанной заготовки прекращают воздействие силы Р на торец штока 10.

Шток 10 выдвигается в осевом направлении из головки, при этом оси 3 с установленными на них резьбонакатными роликами 4 перемещаются радиально в направлении к оси вращения накатываемой резьбы под действием пружин 7. Диаметр головки по резьбонакатным роликам становится меньше наружного диаметра накатанной резьбы и головка свободно выводится из отверстия заготовки.

При промышленных испытаниях по получению внутренних резьб пластическим деформированием металла по предлагаемому способу заготовку - гайку специальную с внутренней резьбой М200×2 Н7 устанавливали в патроне токарного станка 16К20, а головку, оснащенную механизмом гидравлического привода, - в резцедержателе станка. Заготовке сообщали вращательное движение V_з=11 м/мин, а головке - продольную подачу S_пр=2 мм/об. Испытаниями установлено, что по сравнению с резьбонарезанием производительность процесса повышается в 2,5...3,5 раза, размеры резьбы стабильны и соответствуют требуемому квалитету точности, стойкость инструмента повышается в 2,5...3 раза, высота шероховатости резьбовой поверхности уменьшается на 1...2 класса.

Предлагаемый способ накатывания внутренних резьб с радиальной подачей резьбонакатных роликов и головка для его реализации позволяют накатывать внутренние резьбы среднего и большого диаметра в материалах со средней пластичностью с высокой производительностью и качеством.

Источники информации

1. А.с. СССР 742018, МКИ В 21 Н 3/08. Способ изготовления внутренних резьб и бесстружечный метчик для его осуществления. // Г.П.Урлапов. Заявка №2 506 431/25-27, 2 532 315/25-27, заявл. 11.07.77, опуб. 25.06.80. Бюл. №23.

2. А.с. СССР 506461, МКИ В 21 Н 3/08. Способ накатывания внутренних резьб. 1976 г. - прототип.

1. Способ накатывания внутренних резьб пластическим деформированием металла, при котором движение подачи вдоль обрабатываемой поверхности сообщают инструменту-головке, содержащей корпус со штоком, как минимум, три свободно вращающихся резьбонакатных ролика, размещенных в вилках, расположенных в радиальных пазах корпуса и предназначенных для взаимодействия с поверхностью штока, при этом вилки с резьбонакатными роликами выполнены с возможностью перемещения в радиальном направлении под действием силы, прикладываемой к штоку, отличающийся тем, что резьбонакатные ролики устанавливают на радиально-упорных подшипниках на осях и закрепляют гайками, при этом поверхность штока для взаимодействия с вилками выполнена конической.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что инструмент-головку снабжают двумя винтовыми пружинами сжатия, расположенными в кольцевых канавках корпуса с торцов резьбонакатных роликов и предназначенными для создания постоянного контакта вилок с упомянутой конической поверхностью штока и удержания от выпадения резьбонакатных роликов.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что заготовке сообщают вращательное движение.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что продольную подачу устанавливают равной шагу накатываемой резьбы и сообщают вращательное движение инструменту-головке при неподвижной заготовке.