способ накатывания резьб
Классы МПК: | B21H3/04 с помощью профилированных роликов |
Патентообладатель(и): | Хостикоев Михаил Заурбекович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-06-16 публикация патента:
27.04.1996 |
Использование: в металлообработке для изготовления резьб пластическим деформированием. Сущность изобретения: при осуществлении способа обработки минимизируют возникающие при накатывании резьб с поперечной подачей самопроизвольные осевые относительные перемещения инструмента и заготовки. Это достигается за счет использования инструмента, диаметр которого устанавливают в соответствии с глубиной внедрения инструмента в материал заготовки, диаметром заготовки под накатывание резьбы, числом заходов резьбы инструмента и величиной упругой радиальной деформации инструмента при накатывании, согласно зависимости Du = (d3-fb)K + 2Wy, где Du - наружный диаметр резьбы инструмента, мм; fb - глубина внедрения инструмента в материал заготовки, мм; d3 - диаметр заготовки под накатывание резьбы, мм; K - число заходов резьбы инструмента; Wy - величина упругой радиальной деформации инструмента при накатывании, мм. 2 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
СПОСОБ НАКАТЫВАНИЯ РЕЗЬБ путем относительного движения инструмента, имеющего на рабочей части винтовую резьбовую поверхность, и заготовки в перпендикулярном ее оси направлении и взаимосогласованного их вращения, включающий определение диаметра используемого для накатывания инструмента в соответствии с диаметром заготовки под накатывание и числом заходов резьбы инструмента, отличающийся тем, что определение диаметра инструмента осуществляют также с учетом глубины внедрения инструмента в материал заготовки и величины упругой радиальной деформации инструмента при накатывании согласно зависимостиDи (dз fв)

где Dи наружный диаметр резьбы инструмента, мм;
fв глубина внедрения инструмента в материал заготовки, мм;
dз диаметр заготовки под накатывание резьбы, мм;
k число заходов резьбы инструмента;
Wу величина упругой радиальной деформации инструмента при накатывании, мм.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для изготовления резьб пластическим деформированием. Известен способ накатывания резьб инструмента накатывающими роликами с винтовой многозаходной резьбой при внедрении инструмента поперечной подачей в заготовку и взаимосвязанном их вращении; в способе обработки используют инструмент диаметром, соответствующим среднему диаметру накатываемой резьбы, числу заходов резьбы инструмента и припуску, предусмотренному на возможную сошлифовку инструмента по мере его износа, при этом диаметр инструмента определяют зависимостью Dcp kdcp +


Известен способ накатывания резьб при относительном движении инструмента, имеющего на рабочей части винтовую резьбовую поверхность, и заготовки в перпендикулярном ее оси направлении и во взаимосогласованном их вращении (обкатывании), в котором для накатывания резьб используют инструмент, диаметр которого устанавливают в соответствии со средним диаметром накатываемой резьбы и числом заходов резьбы инструмента, согласно зависимости Dcp kdср [2]
Известен способ накатывания резьб путем относительного движения инструмента, имеющего на рабочей части винтовую резьбовую поверхность, и заготовки в перпендикулярном ее оси направлении и взаимосогласованного их вращения. Способ предусматривает определение диаметра используемого для накатывания инструмента в соответствии с диаметром заготовки под накатывание и числом заходов резьбы инструмента [3]
В известных способах накатывания резьб не удается достигнуть улучшения качества резьбы изделия и повышения стойкости инструмента из-за возникающих существенных по величине, самопроизвольных осевых относительных перемещений инструмента и заготовки. Эти перемещения неизбежны при резьбонакатывании инструментами, имеющими на рабочей поверхности винтовую резьбу, и являются органическим недостатком известных способов резьбонакатывания, осуществляемых с поперечной подачей инструмента (заготовки). Самопроизвольные осевые относительные перемещения инструмента и заготовки являются следствием непостоянства в течение одного цикла обработки диаметров обкатки инструмента и заготовки, вызванного их взаимным сближением в результате рабочей подачи. От возникающих осевых перемещений непосредственно зависят стабильность работы инструмента, качество резьбовых изделий, стойкость инструмента и нередко, если возможность осевых перемещений исключена (обработка накатыванием деталей в центрах, патроне станка и т.д.), осуществимость процесса в целом. Возможность минимизации осевых перемещений обуславливает улучшение качества резьбовых изделий и повышение стойкости инструмента. Целью изобретения является улучшение качества резьбы изделия и повышение стойкости инструмента путем минимизации возникающих осевых относительных перемещений инструмента и заготовки. Цель достигается тем, что способ накатывания резьб осуществляют при относительном движении инструмента, имеющего на рабочей части винтовую резьбовую поверхность, и заготовки в перпендикулярном ее оси направлении и во взаимосогласованном их вращении, причем отличием предлагаемого способа является то, что для накатывания резьб используют инструмент, диаметр которого устанавливают в соответствии с глубиной внедрения инструмента в материал заготовки, диаметром заготовки под накатывание резьбы, числом заходов резьбы инструмента и величиной упругой радиальной деформации инструмента при накатывании согласно зависимости Dи (dз fв)k + 2Wу, где Dи наружный диаметр резьбы инструмента, мм; fв глубина внедрения инструмента в материал заготовки, мм; dз диаметр заготовки под накатывание резьбы, мм; k число заходов резьбы инструмента; Wу величина упругой радиальной деформации инструмента при накатывании, мм. Использование в способе накатывания резьб инструмента предлагаемого диаметра обеспечивает достижение минимально возможных самопроизвольных осевых относительных перемещений инструмента и заготовки, благодаря чему улучшается качество резьбы изделия и повышается стойкость инструмента. На фиг.1 представлена принципиальная схема накатывания резьб предлагаемым способом; на фиг.2 циклограммы возникающих осевых относительных перемещений инструмента и заготовки в процессе обработки предлагаемым и известными способами накатывания резьб. Для осуществления способа используют одно из известных технических средств: специализированный резьбонакатный станок, стан поперечно-винтовой прокатки, тангенциальную или радиальную резьбонакатную головку, устанавливаемую на универсальном станке или автомате и имеющую в качестве инструмента накатывающие ролики с винтовой многозаходной резьбой. Режимы накатывания устанавливают с учетом конкретных условий обработки, исходя из существующих нормативов. Способ накатывания осуществляют совокупностью трех рабочих движений: вращением инструмента накатывающих роликов, вращением заготовки и относительным поперечным (радиальным, тангенциальным, радиально-тангенциальным) перемещением инструмента и заготовки. Заготовку, на поверхности которой необходимо получить резьбу, прокатывают между двумя или несколькими накатывающими роликами, имеющими резьбовую рабочую поверхность и выдавливающими в результате поперечного внедрения роликов резьбовой профиль на заготовке. Четвертый вид движения, возникающий самопроизвольно при осуществлении способа накатывания резьб и обусловленный непостоянством диаметров обкатки инструмента и заготовки, осевые их относительные перемещения, которые являются органическим недостатком любого известного процесса накатывания резьб роликами с винтовой резьбой и поперечной подачей инструмента (заготовки). В связи с тем что полное исключение возникающих осевых перемещений невозможно из-за органических особенностей процесса, возникает необходимость достижения минимально возможных их количественных значений. Вращающийся инструмент диаметром Dи из исходного положения 1, в котором происходит начальный его контакт с вращающейся заготовкой диаметром dз, непрерывно перемещают поперечной подачей Sп через промежуточное положение 2 в конечное положение 3. В промежуточном положении 2 обкатка профилей резьб происходит на некоторой глубине f1 внедрения инструмента, при этом в деформировании участвуют боковые стороны lб профиля резьбы и его вершина шириной e. В конечное положение 3 инструмент приводят продолжающимся перемещением на последующую глубину f2, где прекращают поперечную подачу и осуществляют полную обкатку и калибрование профиля резьбы с шагом Р на полной глубине внедрения fв инструмента в материал заготовки. Глубина fв является фактической глубиной внедрения, которая меньше кинематически задаваемой движением подачи Sп, глубины fк (на фиг.1 не показана) на величину упругой радиальной деформации Wу инструмента, возникающей в результате воздействия на него радиальных сил накатывания fв fк Wу. В результате внедрения инструмента в материал заготовки и движения взаимной обкатки на обрабатываемом изделии получают резьбу с наружным dн, средним dср, внутренним dв диаметрами и углом профиля















f2 глубина внедрения инструмента в материал заготовки от стадии изменения направления (знака) осевых перемещений до окончания цикла накатывания. При этом полное внедрение инструмента в материал заготовки при накатывании осуществляется на глубину fв f1 + f2 и сопровождается упругой радиальной деформацией Wу инструмента, уменьшающей его диаметр на величину 2Wу. Отношение изменяющихся в процессе обработки диаметров взаимной обкатки инструмента и заготовки учтено в приведенных зависимостях отношением величин числителя и знаменателя. Условие равенства нулю суммарных осевых перемещений


P






Dи (dз fв)k + 2Wу. Зависимость, определяющая диаметр инструмента для использования в предлагаемом способе накатывания резьб, обеспечивает осуществление процесса обработки, при котором самопроизвольные и неизбежные осевые относительные перемещения инструмента и заготовки минимизированы: абсолютные величины осевых перемещений в положительную и отрицательную стороны равны между собой, а суммарные осевые перемещения равны нулю. Многочисленные лабораторные эксперименты по практической реализации способа накатывания резьб на специализированных резьбонакатных станках, а также с помощью тангенциальных и радиальных резьбонакатных головок свидетельствуют о том, что оптимальные результаты по критерию обеспечения минимально возможных осевых относительных перемещений инструмента и заготовки обеспечивает использование в способе накатывания резьб инструмента, диаметр которого соответствует вышеприведенной зависимости. Незначительное изменение этого диаметра в пределах до 1% как в большую, так и в меньшую стороны, приводит к существенному увеличению возникающих осевых относительных перемещений инструмента и заготовки. Изменение диаметра инструмента в больших пределах (




dз 16,98 мм. Глубина внедрения fв инструмента в материал заготовки
fв t1 0,5(dср dз), мм, где t1 высота головки профиля резьбы инструмента, для метрической резьбы t1 0,303Р. Для резьбы М18х1,5 мм, следовательно, имеем
t1 0,303

dср 17,026 мм по ГОСТ 9150-81,
fв 0,4545 0,5(17,026-16,98) 0,4315 мм
Число заходов k резьбы инструмента выбиралось наибольшим, допускаемым для размещения в рабочем пространстве устройства для накатывания
k 2
Величина упругой радиальной деформации Wу инструмента как функция наибольшей при накатывании радиальной силы PR определялась на основании известных методов теории упругости
Wу=



Е модуль продольной упругости материала инструмента, МПа;
L длина обрабатываемой резьбы, мм. Величина наибольшей при накатывании радиальной силы PR составила PR 24321Н; коэффициент Пуассона материала инструмента стали Х12Ф1


Wу=


Dи (16,98-0,4315)






при обработке предлагаемым способом 117,3 тыс.деталей;
при обработке по способу [2] 69,7 тыс. деталей;
при обработке по способу [1] 37,4 тыс. деталей;
при обработке по способу, использующему инструмент наименьшего диаметра из сопоставляемых способов обработки 56,1 тыс.деталей. Полученные данные свидетельствуют о значительном влиянии возникающих осевых относительных перемещений инструмента и заготовки при накатывании резьб на стойкость инструмента. Предлагаемый способ накатывания резьб, характеризующийся достижением минимально возможных осевых перемещений, обеспечивая наибольшую стойкость инструмента среди сопоставляемых в равных производственных и технологических условиях способов обработки. Использование предлагаемого способа накатывания резьб обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
улучшение качества резьбы изделия по точности и шероховатости обработанной поверхности;
повышение стойкости инструмента, выражающееся в увеличении максимальной штучной наработки накатывающих роликов;
повышение стабильности работы инструмента, определяющее уменьшение возникающих систематических и случайных производственных погрешностей резьбонакатывания и уменьшение рассеивания размеров резьбы обработанных деталей. В настоящее время операция формообразования наружных цилиндрических и конических резьб с поперечной подачей инструмента или заготовки осуществляется на специализированном технологическом оборудовании резьбонакатных станках с использованием стандартных накатывающих роликов, а также на универсальном и автоматическом технологическом оборудовании станках токарной группы с использованием тангенциальных и радиальных резьбонакатных головок. Использование предлагаемого способа обработки на существующем технологическом оборудовании позволяет улучшить качество изделия благодаря повышению точности его резьбы и уменьшению шероховатости поверхности при повышении ресурса инструмента.
Класс B21H3/04 с помощью профилированных роликов