Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующей поверхности



Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующей поверхности
Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующей поверхности
Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующей поверхности
Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующей поверхности
Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующей поверхности
Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующей поверхности
Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующей поверхности
Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующей поверхности
Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующей поверхности
Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующей поверхности
Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующей поверхности

 


Владельцы патента RU 2613002:

Малькова Людмила Дмитриевна (RU)
Мальков Олег Вячеславович (RU)

Изобретение относится к области обработки резьбовых поверхностей и может быть использовано в конструкциях инструмента для планетарного накатывания резьбы методом пластического деформирования с осевым колебанием формообразующей поверхности. Сборный инструмент содержит корпус и размещенный на одном из его концов по меньшей мере один основной диск с деформирующей формообразующей поверхностью, при этом другой конец корпуса выполнен с возможностью установки инструмента в станок. Корпус выполнен также с возможностью обеспечения соответствующего базирования основных дисков с регулированием угла их поворота друг относительно друга и передачи им крутящего момента. Деформирующая формообразующая поверхность диска получена перемещением формообразующего профиля, подобного профилю обрабатываемой резьбы, по направляющей в виде плоской замкнутой кривой, образованной пересечением исходной цилиндрической поверхности и плоскости, расположенной наклонно к ней под углом , где a - заданная ширина вершины формообразующего профиля, b - заданная ширина впадины формируемой резьбы, с условием, что a<b. Использование изобретения позволяет повысить прочность и износостойкость обрабатываемой резьбовой поверхности с возможностью управления степенью упрочнения, глубиной упрочненного слоя и шероховатостью резьбовой поверхности. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области обработки резьбовых поверхностей и может быть использовано как исполнительный инструмент на металлообрабатывающих станках для обработки чередующихся винтовых канавок и выступов постоянного сечения (на примере наружной и внутренней резьбы). Надежность резьбовых соединений зависит от точности исполнительных размеров резьбы, формы профиля резьбы и шероховатости ее поверхности. Наиболее полно задачу повышения надежности резьбовых соединений решает пластическая деформирующая обработка резьбы, которая характеризуется степенью, градиентом и глубиной наклепа упрочненного поверхностного слоя.

Уровень техники

Известен инструмент для накатывания резьбы в предварительно подготовленных отверстиях. Этот инструмент содержит хвостовую часть для своего крепления и резьбообразующую часть, содержащую одну или несколько формообразующих поверхностей в виде дисков с деформирующей частью, осевое сечение которых подобно профилю обрабатываемой резьбы. Указанные формообразующие поверхности перпендикулярны оси инструмента, который формирует резьбу, вращаясь вокруг собственной оси, оси формируемой резьбы и перемещаясь вдоль оси резьбы. [Патентная заявка США US 2004/0179914 Thread forming tool with annular ridge. МПК B23G 7/02; B23C 3/32; B23G 5/18. Опубл. 16.09.2004].

Недостатком данного инструмента можно считать то, что формообразующие поверхности инструмента установлены перпендикулярно его оси, что не позволяет использовать дополнительные колебания формообразующих поверхностей для получения большей степени наклепа поверхности резьбы.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является разработка инструмента для обеспечения окончательного формообразования наружной или внутренней резьбы в изделиях из различных материалов посредством пластической деформации поверхности витков предварительно изготовленной резьбы или изготовления резьбы в предварительно подготовленном отверстии или на стержне, что обеспечивает повышение прочности и износостойкости резьбы, уменьшение шероховатости поверхности резьбы.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении прочности и износостойкости обрабатываемой резьбы (или упрочнения поверхности предварительно изготовленной наружной или внутренней резьбы) и возможности получения требуемой степени упрочнения, глубины упрочненного слоя и шероховатости поверхности получаемой резьбы с упрочненным поверхностным слоем.

Технический результат достигается тем, что в сборном инструменте для планетарного накатывания резьбы методом пластического деформирования с осевым колебанием формообразующей поверхности, содержащем корпус и размещенную на одном из его концов резьбообразующую часть с деформирующей формообразующей поверхностью, при этом другой конец корпуса выполнен с возможностью установки инструмента в станок, упомянутая резьбообразующая часть состоит из, по меньшей мере, одного основного диска, а корпус выполнен с возможностью обеспечения соответствующего базирования основных дисков с регулированием угла их поворота друг относительно друга и передачи им крутящего момента, при этом формообразующая поверхность основных дисков представляет собой поверхность, полученную перемещением формообразующего профиля, подобного профилю обрабатываемой резьбы, по направляющей в виде плоской замкнутой кривой, образованной пересечением исходной цилиндрической поверхности и расположенной наклонно к ней плоскостью «γ», при этом исходная цилиндрическая поверхность представляет собой поверхность, полученную перемещением прямолинейной образующей по направляющей в виде плоской замкнутой кривой, лежащей в плоскости, перпендикулярной указанной прямолинейной образующей и вписанной в окружность с диаметром d, равным заданному максимальному размеру основного диска в радиальном направлении, а упомянутая плоскость «γ» представляет собой плоскость, полученную поворотом плоскости «α» поперечного сечения исходной цилиндрической поверхности вокруг горизонтальной оси упомянутого поперечного сечения на угол , где а - заданная ширина вершины формообразующего профиля диска, b - заданная ширина впадины формируемой резьбы с выполнением условия, что a<b, причем формообразующий профиль при его перемещении по направляющей располагается в плоскости осевых сечений исходной цилиндрической поверхности так, чтобы образующая исходной цилиндрической поверхности была касательной к вершине формообразующего профиля, а ось формообразующего профиля была перпендикулярна продольной оси исходной цилиндрической поверхности.

В конкретных случаях реализации направляющей исходной цилиндрической поверхности может быть окружность или, в альтернативе, n-гранная кривая, где n=3, 4, 5 и более. Резьбообразующая часть может быть снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным диском с деформирующей формообразующей поверхностью, аналогичной поверхности основного диска, и с размером меньшим, чем у основного диска, при этом дополнительные диски расположены с монотонным уменьшением их размера от основного диска в сторону к торцу резьбообразующей части или в сторону хвостовой части корпуса. Для передачи крутящего момента на диски инструмент может быть снабжен, по меньшей мере, одной цилиндрической шпонкой, шлицевым или профильным соединением корпуса и дисков.

Перечень фигур

На фиг. 1а показан общий вид сборного инструмента с несколькими основными дисками, который получен с использованием исходной цилиндрической поверхности с направляющей в виде окружности;

на фиг. 1б показан общий вид сборного инструмента с несколькими основными дисками, который получен с использованием исходной цилиндрической поверхности с направляющей в виде n-гранной кривой;

на фиг. 1в показан вид сбоку на инструмент фиг. 1а;

на фиг. 1г показан вид с торцевой стороны на инструмент фиг. 1а;

на фиг. 1д показан вид сбоку на инструмент фиг. 1б;

на фиг. 1е показан вид с торцевой стороны на инструмент фиг. 1б.

На фиг. 2а показана исходная цилиндрическая поверхность с направляющей в виде окружности;

на фиг. 2б показано сечение А-А исходной цилиндрической поверхности на фиг 2а;

на фиг. 2в показано сечение Б-Б исходной цилиндрической поверхности на фиг. 2,;

на фиг. 2г показана выноска В формообразующего профиля на фиг. 2в.

На фиг. 3а показана исходная цилиндрическая поверхность с направляющей в виде n-гранной кривой;

на фиг. 3б показано сечение А-А исходной цилиндрической поверхности на фиг. 3а;

на фиг. 3в показано сечение Б-Б исходной цилиндрической поверхности на фиг. 3б;

на фиг. 3г показана выноска В формообразующего профиля на фиг. 3в.

На фиг. 4а показана конструкция основного диска, образованного из исходной цилиндрической поверхности с направляющей в виде окружности;

на фиг. 4б показан вид слева на основной диск фиг. 4а;

на фиг. 4в показан формообразующий профиль в осевом сечении Б-Б на фиг. 4б;

на фиг. 4г показана конструкция основного диска, образованного из исходной цилиндрической поверхности с направляющей в виде n-гранной кривой;

на фиг. 4д показан вид слева на основной диск фиг. 4г;

на фиг. 4е показан формообразующий профиль в осевом сечении Б-Б на фиг. 4д.

На фиг. 5 показано осевое колебание формообразующей поверхности в пределах ширины впадины резьбы за один оборот инструмента.

На фиг. 6а показано крайнее левое положение формообразующего профиля диска относительно формируемого профиля резьбы при повороте инструмента от половины до одного оборота;

на фиг. 6б показано промежуточное положение формообразующего профиля диска относительно формируемого профиля резьбы при повороте инструмента от половины до одного оборота;

на фиг. 6в показано крайнее правое положение формообразующего профиля диска относительно формируемого профиля резьбы при повороте инструмента от половины до одного оборота.

На фиг. 7а показано последовательное расположение основных дисков через шаг чередования дисков Р;

на фиг. 7б показано взаимное угловое расположение формообразующих поверхностей основных дисков.

На фиг. 8 показано влияние переменного шага формообразующих профилей основных дисков сборного инструмента, связанного с их взаимным расположением, на локализацию места контакта инструмента с резьбой.

На фиг. 9а показана конструкция сборного инструмента для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующих поверхностей одного основного диска, образованного из исходной цилиндрической поверхности с направляющей в виде окружности;

на фиг. 9б показана конструкция сборного инструмента для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующих поверхностей одного основного диска, образованного из исходной цилиндрической поверхности с направляющей в виде n-гранной кривой.

На фиг. 10а показан общий вид конструкции сборного инструмента с резьбообразующей частью в виде основных и дополнительных дисков;

на фиг. 10б показан проекционный вид на торец резьбообразующей части конструкции инструмента на фиг. 10а.

Осуществление изобретения

Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующей поверхности имеет корпус (поз. 2, фиг. 1 (а, б)) и резьбообразующую часть (поз. 1, фиг. 1 (а, б)), которая содержит на торцевой части, по меньшей мере, один основной диск (поз. 4, фиг. 1 (а, б)), содержащий формообразующую поверхность, образующую и упрочняющую поверхность резьбы. Осевое положение дисков на корпусе зафиксировано винтом (поз. 3, фиг. 1 (а, б)).

Корпус инструмента состоит из хвостовой части, предназначенной для закрепления инструмента в шпинделе обрабатывающего оборудования и передачи крутящего момента от вращающегося шпинделя на диски с формообразующей поверхностью, и рабочей части, содержащей базовую поверхность для установки и базирования дисков и элементы передачи крутящего момента от рабочей части к дискам, позволяющие также осуществлять ориентирование формообразующих поверхностей дисков друг относительно друга. Для этой цели могут быть использованы такие соединения рабочей части корпуса инструмента и установочной части дисков как шпоночное, шлицевое и профильное соединения. При использовании соединения с низкой вариативностью регулирования угла поворота формообразующих поверхностей дисков друг относительно друга (например, соединение с одной цилиндрической шпонкой или овальным профильным соединением) возможно изготовление формообразующих поверхностей дисков с заранее ориентированными относительно деформирующей части установочными частями дисков для взаимного расположения дисков друг относительно друга, обеспечивающего требуемую степень упрочнения и глубину упрочненного слоя.

Для образования формообразующей поверхности основного диска используется исходная цилиндрическая поверхность (поз. 5, фиг. 2а), которая получена перемещением прямолинейной образующей (поз. 6, фиг. 2а) по направляющей в виде замкнутой кривой, например (поз. 7, фиг. 2б) в виде окружности диаметра d, лежащей в плоскости «α», перпендикулярной указанной прямолинейной образующей (плоскость «α» совпадает с плоскостью поперечного сечения А-А исходной цилиндрической поверхности, перпендикулярной ее продольной оси (поз. 8, фиг. 2а) [определение цилиндрической поверхности см., например, М.Я. Выгодский, Справочник по элементарной математике, С. 368]. Плоскость «γ» повернута относительно плоскости «α» вокруг горизонтальной оси направляющей окружности (поз. 9, фиг. 2б) на расчетный угол , где а - заданная ширина вершины формообразующего профиля диска (поз. 10, фиг. 2г), b - заданная ширина впадины формируемой резьбы, при условии, что а<b, d - диаметр окружности, в которую вписана направляющая кривая исходной цилиндрической поверхности, причем d равен заданному максимальному размеру основного диска в радиальном направлении. Исходная цилиндрическая поверхность является осесимметричной и ее продольная ось совпадает с продольной осью базовой поверхности основного диска. Формообразующий профиль (выноска В, фиг. 2г) - это профиль, подобный профилю обрабатываемой резьбы, включающий боковые стороны (поз. 11, 12 на фиг. 2г) и вершину (поз. 10, фиг. 2г) (линию, соединяющую боковые стороны) и лежащий в осевом сечении исходной цилиндрической поверхности так, чтобы одна из образующих исходной цилиндрической поверхности была касательной к вершине профиля, а ось профиля (поз. 13 на фиг. 2г), относительно которой отсчитываются углы боковых сторон профиля β1 и β2 (на фиг. 2г указан также угол профиля β), была перпендикулярной продольной оси исходной цилиндрической поверхности.

Образование формообразующей поверхности происходит таким образом, что формообразующий профиль при его перемещении по направляющей в плоскости «γ» располагается в плоскости осевых сечений исходной цилиндрической поверхности так, чтобы образующая исходной цилиндрической поверхности была касательной к вершине формообразующего профиля, а ось формообразующего профиля была перпендикулярна продольной оси исходной цилиндрической поверхности.

Направляющая замкнутая кривая исходной цилиндрической поверхности, лежащая в плоскости «α», может быть также n-гранной кривой, где n=3, 4, 5 и более, имеющей форму, выполненную в виде правильного многоугольника, стороны которого являются дугами окружности большего радиуса R, сопряженные дугами окружности меньшего радиуса r, а одна из осей, проходящая через центр дуги окружности радиуса r ориентирована вертикально. Для образования n-гранной формообразующей поверхности используется исходная цилиндрическая поверхность (поз. 17, фиг. 3а), которая получена прямолинейной образующей (поз. 18, фиг. 3а) и направляющей (поз. 19, фиг. 3б), которая описывается тремя параметрами: d - диаметр окружности, описанной вокруг многогранного профиля, R - больший радиус дуги окружности, k - величина затылования, являющаяся максимальным расстоянием между описанной вокруг многогранного профиля окружностью диаметра d и дугой радиуса R, измеренным по нормали к описанной окружности диаметра d [см., например, В.М. Меньшаков, Г.П. Урлапов, В.С. Середа. Бесстружечные метчики, 1976, С. 8]. Направляющая лежит в плоскости «α», перпендикулярной указанной прямолинейной образующей (плоскость «α» совпадает с сечением А-А перпендикулярным оси исходной цилиндрической поверхности (поз. 20, фиг. 3а). Продольной осью исходной цилиндрической поверхности служит линия, проходящая через центр окружности, описанной вокруг ее направляющей, расположенной в плоскости «α», параллельно образующим исходной цилиндрической поверхности. Секущая плоскость «γ» повернута относительно плоскости «α» вокруг горизонтальной оси (поз. 21, фиг. 3б), совпадающей с горизонтальной осью окружности, описанной вокруг направляющей в плоскости «α», на расчетный угол (фиг. 3а). Продольная ось исходной цилиндрической поверхности совпадает с осью базовой поверхности основного диска. Формообразующий профиль (выноска В, поз. 22, 23, 24, 25, фиг. 3г), его ориентация относительно исходной цилиндрической поверхности, а также образование формообразующей поверхности на основе n-гранной кривой определяется аналогично указанному выше образованию формообразующей поверхности на основе окружности. При этом каждая точка формообразующей поверхности, образованная точками касания формообразующего профиля с образующей исходной цилиндрической поверхности, находится от оси инструмента на расстоянии, изменяющемся в диапазоне от (d/2-k) до d/2 включительно, где d равен заданному максимальному размеру основного диска в радиальном направлении.

Применение n-гранной формы позволяет снизить момент резьбовыдавливания за счет размещения материала перед зоной контакта, что связано с особенностями течения материала не только в направлении заполнения профиля резьбы, но и в направлении вращения инструмента. Обычно применяют 3-х, 4-х и 6-ти гранные формы поперечного сечения инструмента, которые целесообразно выполнять в виде правильных фигур (треугольник, квадрат, шестиугольник) со сторонами в виде дуг большого радиуса. Наиболее целесообразно применение n-гранной формы поперечного сечения с полным профилем резьбы, выполненным вдоль всего периметра формообразующей поверхности инструмента [см., например, В.М. Меньшаков, Г.П. Урлапов, В.С. Середа. Бесстружечные метчики, 1976, С. 7, 8, 30].

Основной диск резьбообразующей части инструмента ограничен по периферии формообразующей поверхностью (поз. 14, 15, 16, фиг. 2в - для формообразующей поверхности с направляющей исходной цилиндрической поверхности в виде окружности, поз. 26, 27, 28, фиг. 3в - для формообразующей поверхности с n-гранной направляющей исходной цилиндрической поверхности) и с торцов - двумя плоскостями (П1 и П2 на фиг. 2в и фиг. 3в), перпендикулярными продольной оси исходной цилиндрической поверхности совпадающей с осью базовой поверхности диска. Расстояние между указанными плоскостями (фиг. 2в и фиг. 3в) не должно быть меньше шага обрабатываемой резьбы , а их расположение относительно формообразующей поверхности должно быть таким, чтобы хотя бы в одном осевом сечении следы боковых поверхностей формообразующей поверхности были не меньше сторон профиля обрабатываемой резьбы. В этом сечении расстояние между осью формообразующего профиля и плоскостями П1 и П2 составляет ΔР1 и ΔР2 соответственно. В общем случае ΔР1≠ΔР2, в частном случае при симметричном формообразующем профиле ΔР1=ΔР2. На фиг. 4 (а, б, в, г, д, е) показаны конструкции основного диска, образованного из исходной цилиндрической поверхности с направляющей в виде окружности (фиг. 4 (а, б, в)) и основного диска, образованного из исходной цилиндрической поверхности с направляющей в виде n-гранной кривой (фиг. 4 (г, д, е)). Конструкция диска включает в себя установочную часть с базовой поверхностью (поз. 29, фиг. 4 (б, д)), предназначенную для базирования диска на рабочей части корпуса и передачи ему крутящего момента (элемент передачи крутящего момента на фиг. 4 (а, б, в, г, д, е) не показан). Ось базовой поверхности диска совпадает с осью исходной цилиндрической поверхности.

Представленная конструкция формообразующей поверхности обеспечивает колебания формообразующего профиля с шириной вершины а и углом профиля β (фиг. 2г, фиг. 3г, фиг. 4 (в, е)) вдоль оси инструмента при вращении его хвостовой части по отношению к профилю получаемой или предварительно подготовленной резьбы в пределах ширины впадины резьбы b за один оборот инструмента (фиг. 5). При этом крайнее правое положение формообразующего профиля (поз. 31, фиг. 5, изображен пунктирной линией) формирует правую часть профиля резьбы (поз. 33, фиг. 5), а крайнее левое положение осевого сечения диска (поз. 32, фиг. 5) формирует левую часть профиля резьбы (поз. 30, фиг. 5). Поскольку угол ψ определяется указанными выше параметрами a, b и d, то выбор значения угла ψ, отличающегося от расчетного, приведет к тому, что профиль формируемой резьбы не попадет в поле допуска резьбы заданной степени точности, что будет означать несоответствие полученной резьбы заданным параметрам.

На фиг. 6 (а, б, в) представлены последовательные промежуточные положения формообразующего профиля диска при повороте инструмента от половины до одного оборота: крайнее левое положение (поз. 34, фиг. 6а), промежуточное положение (поз. 35, фин. 6б) и крайнее правое положение (поз. 36, фиг. 6в). На фиг. 6 (а, б, в) сплошной линией показана деформирующая часть диска инструмента, а пунктирной - профиль получаемой резьбы.

Диски устанавливаются на рабочую часть корпуса инструмента вдоль ее продольной оси так, чтобы продольная ось их базовой поверхности (поз. 29, фиг. 4 (б, д)) совпадала с осью базовой поверхности рабочей части корпуса, а недеформирующие торцы дисков (П1 и П2, фиг. 2в и фиг. 3в) были параллельны друг другу и находились на одинаковом расстоянии равным шагу Р резьбы. При этом диски могут быть повернуты один относительно другого вокруг оси инструмента.

Корпус инструмента выполнен с возможностью обеспечения соответствующего базирования основных дисков с регулированием угла их поворота друг относительно друга и передачи им крутящего момента. На фиг. 7 (а, б) показано взаимное угловое расположение на примере основных дисков, образованных из исходной цилиндрической поверхности с направляющей в виде n-гранной кривой, которое определяется угловым шагом δ (представлены угловые шаги δ1 и δ2 - второго и третьего от торца дисков относительно первого соответственно). Буквами е, f, g обозначены линии, проходящие через одноименные точки дисков, принятые для отсчета угловых шагов δ1 и δ2 (фиг. 7б). Настройка взаимного расположения дисков посредством их поворота друг относительно друга позволяет получить требуемое качество и степень упрочнения получаемой резьбы за счет регулирования амплитуды колебаний формообразующих поверхностей, и следовательно, изменять величину силы, возникающей при накатывании резьбы. За счет угла наклона ψ и угловых шагов δ между формообразующими профилями дисков образуются переменные шаги Pi отличные от постоянного шага расположения дисков Р (фиг. 8). На фиг. 8 проиллюстрировано такое угловое взаимное расположение дисков, при котором диск (поз. 37, фиг. 8) обрабатывает левую сторону профиля резьбы, диск (поз. 38, фиг. 8) занимает промежуточное положение во впадине, а диск (поз. 39, фиг. 8) обрабатывает правую сторону профиля резьбы.

При обработке внутренней резьбы размер резьбообразующей части инструмента выполняется меньше внутреннего диаметра формируемой резьбы при упрочняющей обработке предварительно подготовленной резьбы и должен быть меньше диаметра предварительно подготовленного отверстия для изготовления резьбы. В общем случае при обработке наружной и внутренней резьбы размер инструмента не совпадает с диаметром формируемой резьбы. При обработке внутренней резьбы инструмент помещается в предварительно подготовленное отверстие (гладкое или резьбовое) диаметром большим размера инструмента. При накатывании наружной резьбы (или деформировании предварительно подготовленной резьбы на стержне) необходимо выбирать стержень с диаметром, требуемым для изготовления резьбы принятой степени точности с учетом увеличения диаметра резьбы при накатывании из-за перераспределения материала в радиальном направлении. При изготовлении резьбы инструмент внедряется в материал заготовки с усилием, превышающим предел текучести, и материал перераспределяется в радиальном направлении, формируя профиль получаемой резьбы.

На фиг. 1 (а, б, в, г, д, е) показаны инструменты для планетарного накатывания резьбы с осевым колебанием формообразующих профилей, резьбообразующая часть которых представлена в виде нескольких основных дисков с постоянным шагом Р расположения дисков и углом наклона ψ, сформированных на основе формообразующих поверхностей представленных на фиг. 2 (а, б, в, г) и фиг. 3 (а, б, в, г). Шаг расположения дисков равен шагу формируемой резьбы или предварительно подготовленной для упрочнения резьбы. Количество дисков выбирается с учетом длины обрабатываемой резьбы определенного шага, заданной или требуемой точности резьбы и возникающей при обработке силы, связанной с углом контакта, применяемым инструментальным и обрабатываемым материалами и параметрами режима обработки. Продольная ось формообразующей поверхности совпадает с осью рабочей и хвостовой частей корпуса, а радиальный размер резьбообразующей части инструмента (размер инструмента) равен заданному максимальному размеру d основного диска в радиальном направлении.

На фиг. 9 (а, б) представлены конструкции инструментов с резьбообразующей частью, состоящей из одного основного диска с деформирующей частью, построенных на основе формообразующих поверхностей с круглой (фиг. 2 (а, б, в, г)) и n-гранной (фиг. 3 (а, б, в, г)) направляющими (фиг. 9а и фиг. 9б соответственно). В обоих случаях продольная ось формообразующей поверхности совпадает с осью рабочей и хвостовой частей корпуса, а радиальный размер резьбообразующей части инструмента (размер инструмента) равен заданному максимальному размеру d основного диска в радиальном направлении.

На фиг. 10 (а, б) представлен вариант инструмента с резьбообразующей частью, которая содержит, по меньшей мере, один основной диск и, по меньшей мере, один дополнительный диск с деформирующей формообразующей поверхностью, аналогичной поверхности основного диска, и с размером меньшим, чем у основного диска, при этом дополнительные диски расположены с одной или с другой стороны от основного диска. Дополнительные диски расположены с монотонным уменьшением их размера от основного диска в сторону к торцу резьбообразующей части или в сторону хвостовой части корпуса. Инструмент с различными размерами дисков в радиальном направлении может использоваться при планетарной обработке резьбы в труднообрабатываемых материалах, когда деформирование резьбы одним диском за один проход затруднительно, а применение дисков различного размера позволяет разделить припуск при обработке. Шаг расположения дисков равен шагу формируемой резьбы или предварительно подготовленной для упрочнения резьбы. В конструкции инструмента могут быть использованы диски, сформированные на основе формообразующих поверхностей, представленных на фиг. 2 (а, б, в, г) и фиг. 3 (а, б, в, г). Представлен пример инструмента с четырьмя дисками (поз. 40, 41 - дополнительные диски, поз. 42, 43 - основные диски, фиг. 10а), с увеличением размера дисков (d1<d2<d, где d - размер основного диска, фиг. 10б) от торца инструмента в направлении хвостовой части корпуса. Продольная ось формообразующей поверхности основных и дополнительных дисков совпадает с осью рабочей и хвостовой частей корпуса.

При изготовлении наружной или внутренней резьбы инструментом с одним основным диском, инструмент совершает вращательное движение вокруг своей оси, планетарное движение вокруг оси формируемой резьбы и перемещение вдоль оси резьбы на один шаг резьбы за планетарный оборот. Совершается столько планетарных оборотов инструмента, сколько витков резьбы необходимо изготовить. Может быть изготовлена резьба различного диаметра с различным шагом, установленным в пределах возможности работы формообразующего профиля диска.

При использовании инструмента с резьбообразующей частью, состоящей из нескольких основных дисков может быть изготовлена наружная или внутренняя резьба различного диаметра с шагом, равным шагу расположения дисков инструмента. В этом случае обработка является более производительной за счет обработки одновременно всех витков резьбы. В случае изготовления резьбы многодисковым инструментом используется следующая схема обработки: вращающийся инструмент вводится в предварительно изготовленное отверстие (гладкое или резьбовое) (в случае изготовления внутренней резьбы) или подводится к предварительно подготовленному стержню (гладкому или с предварительно изготовленной резьбой) (при обработке наружной резьбы) на всю длину получаемой резьбы, внедряется на глубину профиля резьбы и совершает планетарное движение вокруг оси формируемой резьбы и перемещение вдоль оси резьбы на один шаг резьбы за один планетарный оборот.

При использовании инструмента с разделением припуска (фиг. 10 (а, б)) для обработки наружной или внутренней резьбы используется следующая схема обработки: инструмент совершает вращательное движение вокруг своей оси, планетарное движение вокруг оси формируемой резьбы и перемещение вдоль оси резьбы на один шаг резьбы за планетарный оборот. Совершается столько планетарных оборотов инструмента, сколько витков резьбы необходимо изготовить. При этом последний основной диск имеет максимальный размер и является калибрующим. При перемещении инструмента вдоль оси резьбы следует учитывать расположение дополнительных дисков с меньшим размером. При обработке резьбы инструментом с различными размерами дисков происходит распределение снятия припуска. Дополнительным диском меньшего размера удаляется первоначальный припуск, большим следующая часть и т.д. (по размеру), пока последний основной диск не сформирует окончательные параметры резьбы.

Испытания однодискового инструмента с размером резьбообразующей части d=30 мм, при изготовлении внутренней резьбы М32×2 в предварительно изготовленном отверстии в заготовке из алюминиевого сплава АМг6БМ ГОСТ 21631-76 показали увеличение степени наклепа боковых сторон и впадины резьбы до 76% при глубине наклепа 0,09…0,12 мм. При изготовлении наружной резьбы М32×2 на прутке из алюминиевого сплава АМг6 ГОСТ 21488-97 степень наклепа увеличилась до 65% при глубине наклепа 0,08…0,11 мм. Разворот дисков с колебанием формообразующей поверхности друг относительно друга при варьировании угла разворота позволил уменьшить силу при пластическом деформировании внутренней резьбы М32×2 до 31%, а по сравнению с прямыми дисками (без колебаний формообразующей поверхности) сила уменьшилась до 35%.

1. Сборный инструмент для планетарного накатывания резьбы методом пластического деформирования с осевым колебанием формообразующей поверхности, содержащий корпус и размещенную на одном из его концов резьбообразующую часть с деформирующей формообразующей поверхностью, при этом другой конец корпуса выполнен с возможностью установки инструмента в станок, отличающийся тем, что упомянутая резьбообразующая часть состоит из по меньшей мере одного основного диска, а корпус выполнен с возможностью обеспечения соответствующего базирования основных дисков с регулированием угла их поворота друг относительно друга и передачи им крутящего момента, при этом формообразующая поверхность основных дисков представляет собой поверхность, полученную перемещением формообразующего профиля, подобного профилю обрабатываемой резьбы, по направляющей в виде плоской замкнутой кривой, образованной пересечением исходной цилиндрической поверхности и расположенной наклонно к ней плоскостью «γ», при этом исходная цилиндрическая поверхность представляет собой поверхность, полученную перемещением прямолинейной образующей по направляющей в виде плоской замкнутой кривой, лежащей в плоскости, перпендикулярной указанной прямолинейной образующей и вписанной в окружность с диаметром d, равным заданному максимальному размеру основного диска в радиальном направлении, а упомянутая плоскость «γ» представляет собой плоскость, полученную поворотом плоскости «α» поперечного сечения исходной цилиндрической поверхности вокруг горизонтальной оси упомянутого поперечного сечения на угол , где а - заданная ширина вершины формообразующего профиля диска, b - заданная ширина впадины формируемой резьбы с выполнением условия, что а<b, причем формообразующий профиль при его перемещении по направляющей располагается в плоскости осевых сечений исходной цилиндрической поверхности так, чтобы образующая исходной цилиндрической поверхности была касательной к вершине формообразующего профиля, а ось формообразующего профиля была перпендикулярна продольной оси исходной цилиндрической поверхности.

2. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что направляющей исходной цилиндрической поверхности является окружность.

3. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что направляющей исходной цилиндрической поверхности является n-гранная кривая, где n=3, 4, 5 и более.

4. Инструмент по п. 2, отличающийся тем, что резьбообразующая часть снабжена по меньшей мере одним дополнительным диском с деформирующей формообразующей поверхностью, аналогичной поверхности основного диска, и с размером, меньшим, чем у основного диска, при этом дополнительные диски установлены на корпусе с одной или с другой стороны от основного диска с возможностью их базирования и регулирования угла их поворота друг относительно друга.

5. Инструмент по п. 3, отличающийся тем, что резьбообразующая часть снабжена по меньшей мере одним дополнительным диском с деформирующей формообразующей поверхностью, аналогичной поверхности основного диска, и с размером, меньшим, чем у основного диска, при этом дополнительные диски установлены на корпусе с одной или с другой стороны от основного диска с возможностью их базирования и регулирования угла их поворота друг относительно друга.

6. Инструмент по п. 4, отличающийся тем, что дополнительные диски расположены с монотонным уменьшением их размера от основного диска в сторону к одному или к другому концу корпуса.

7. Инструмент по п. 5, отличающийся тем, что дополнительные диски расположены с монотонным уменьшением их размера от основного диска в сторону к одному или к другому концу корпуса.

8. Инструмент по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, одной цилиндрической шпонкой, установленной с возможностью передачи крутящего момента от корпуса на все упомянутые диски.

9. Инструмент по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что часть корпуса, на которой размещены упомянутые диски, выполнена с профильным поперечным сечением, по меньшей мере, овальным, с возможностью передачи крутящего момента от корпуса на все упомянутые диски.

10. Инструмент по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что упомянутые диски установлены на корпусе посредством шлицевого соединения с возможностью передачи крутящего момента от корпуса на все упомянутые диски.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки резьбовых поверхностей и может быть использовано в конструкциях инструмента для планетарного накатывания резьбы методом пластического деформирования с осевым колебанием формообразующей поверхности.

Изобретение относится к ультразвуковому упрочнению конических резьбовых участков нефтепромысловых труб и соединительных муфт. Осуществляют повторяющиеся циклы операций свинчивания и развинчивания конических резьбовых участков деталей со сменным инструментом, на который воздействуют ультразвуковыми колебаниями.

Изобретение относится к технологии машиностроения, а именно к инструментам для накатывания внутренних резьб. Метчик содержит резьбу и режущие элементы с режущими кромками.

Изобретение относится к устройствам и способам образования наружной резьбы на заготовке без снятия стружки. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к производству винтов, и может быть использовано на станах для накатки наружных резьб. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к оборудованию для накатки наружных резьб. .

Изобретение относится к области металлообработки давлением и может быть использовано при изготовлении внутренних резьб как резьбонакатной инструмент. .

Изобретение относится к технологии машиностроения, а именно к способам формообразования резьб пластическим деформированием. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к устройствам для накатывания резьбы. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при формировании накаткой крупной резьбы на стержневых изделиях типа шурупов с упорной резьбой.

Изобретение относится к области обработки резьбовых поверхностей и может быть использовано в конструкциях инструмента для планетарного накатывания резьбы методом пластического деформирования с осевым колебанием формообразующей поверхности.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для холодной и горячей механической обработки различных материалов, преимущественно металлов и их сплавов.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д. .
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д. .
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для различного типа резцов, фрез, сверл, метчиков и т.д. .

Изобретение относится к области механической обработки, формообразованию наружных и внутренних резьб. .

Изобретение относится к машиностроению, обработке крепежных отверстий корпусных деталей на металлорежущем оборудовании. .

Изобретение относится к металлообработке, в частности к устройствам для нарезания наружной резьбы на трубах. .

Изобретение относится к области механической обработки металлов и может быть использовано при восстановлении конических резьбовых поверхностей бурильных, обсадных, насосно-компрессорных труб и оборудования на ремонтных базах и в полевых условиях.
Наверх