способ формирования резьб на деталях глубинных насосов добывающих скважин

Формула изобретения

1. Способ формирования резьб, при котором изделие вращают, а резьбообрабатывающему инструменту сообщают поперечную подачу и перемещают вдоль образующей поверхности изделия, осуществляя съем припуска за несколько проходов, отличающийся тем, что поперечную и продольную подачи на каждом из проходов корректируют, при этом резьбообразующий инструмент в исходном положении смещают в направлении, обратном подаче, на величину радиального отжатия инструмента на данном продольном проходе, затем в течение первого оборота изделия поперечную и продольную подачи увеличивают, а при последнем обороте изделия уменьшают на величину соответственно радиального и осевого отжатия инструмента.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поперечную подачу на i-м проходе корректируют на величину S_ni, определяемую по формуле



где t_i- нормативная величина поперечной подачи резьбообразующего инструмента для i-го прохода, мм;

P_yi радиальная составляющая силы формообразования резьбы для i-го прохода, кН;

j_y- радиальная жесткость стакана, кН/мм,

а продольную подачу инструмента для начала первого S^н_oi и конца последнего S^к_oi оборотов резьбоформирования определяют по формулам



где P продольная подача, равная шагу формируемой резьбы, мм;

P_xi осевая составляющая силы формообразования резьбы для начала и конца последнего оборотов i-го прохода, кН.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для изготовления резьбовых изделий.

Известен способ нарезания резьб резьбонарезным резцом, получающим движение продольной подачи вдоль оси изделия, численно равной шагу нарезаемой резьбы, и поперечной подачи на глубину, сообщаемой в промежутках между проходами (Якухин В. Г. Ставров В.А. Изготовление резьбы. М. Машиностроение, 1989, с. 19 23).

Известен способ выдавливания резьб однониточным накатывающим роликом, получающим движение продольной подачи вдоль оси изделия, численно равной шагу выдавливаемой резьбы, и поперечной подачи на глубину, сообщаемой в промежутках между проходами (Щербюк Н.Д. Якубовский Н.В. Резьбовые соединения труб нефтяного сортамента и забойных двигателей. М. Недра, 1974, с. 227 229).

Известен способ формирования резьб перемещения резьбообразующего инструмента из исходного положения вдоль образующей поверхности вращающегося обрабатываемого изделия путем осуществления продольной подачи последовательными продольными формообразующими проходами и поперечной рабочей подачи, сообщаемой в промежутках между проходами, содержащими стадию врезания инструмента на первом обороте резьбоформирования, стадию выхода инструмента на последнем обороте резьбоформирования и установившуюся стадию между ними (Грановский Г.И. Грановский В.Г. Резание металлов. М. Высшая школа, 1985, с. 258 259 прототип).

Однако известные способы формирования резьб не обеспечивают получения изделий высокого качества. При выполнении резьбообразующим инструментом каждого продольного формообразующего прохода радиальная составляющая Р_y силы формообразования резьбы на стадии врезания инструмента непостоянна и возрастает с нулевого значения при начальном контакте инструмента с заготовкой до максимального постоянного значения, достигаемого по окончании стадии врезания и начале установившейся стадии резьбоформирования. По окончании формирования резьбы необходимой (основной) длины инструмент обычно выводят в проточку для выхода инструмента. На стадии выхода инструмента радиальная составляющая силы резания начинает убывать в обратной последовательности и в конце этой стадии приобретает нулевое значение. Упругие радиальные относительные отжатия инструмента от заготовки на всех трех стадиях процесса соответствуют изменению радиальной составляющей силы резания: на стадии врезания возрастают с нулевого значения до максимального, на установившейся стадии устанавливаются постоянными, на стадии выхода инструмента убывают до нулевого значения. Получаемые диаметральные размеры (средний и внутренний диаметры) резьбы, сформированной на разных стадиях процесса, т.е. диаметральные размеры по длине резьбы, различны. Это обусловлено различием в величине относительных упругих отжатий инструмента от заготовки при обработке на трех ее стадиях: стадии врезания инструмента, установившейся стадии и стадии выхода инструмента. При формировании наружной резьбы средний и внутренний ее диаметры образуются меньшими на участках, получаемых на стадиях врезания и выхода инструмента, чем на участке резьбы, получаемом на установившейся стадии процесса. При формировании внутренней резьбы средний и внутренний ее диаметры образуются большими на участках, получаемых на стадиях врезания и выхода инструмента, чем на участке резьбы, получаемом на установившейся стадии процесса. Диаметральные различия размеров резьбы, получаемой на трех различных стадиях ее формирования, зависят от величин сил, действующих при обработке, и жесткости используемой технологической системы. Эти различия в размерах среднего и внутреннего диаметров резьбы на трех различных по длине ее участках являются органическим недостатком известных способов обработки. Неизбежность возникновения этого недостатка получаемой резьбы обуславливает допущение, принятое существующими государственными стандартами, регламентирующими качество формируемых резьб. В частности, при контроле размеров наружной и внутренней резьб государственные стандарты допускают навинчивание (ввинчивание) непроходного резьбового калибра на (в) деталь до первых двух витков. Этому участку резьбы изделия соответствует стадия врезания инструмента, где средний и внутренний диаметры наружной резьбы получаются меньше допустимых наименьших размеров, а средний и внутренний диаметры внутренней резьбы больше допустимых наибольших размеров. Совпадающие по существу явления имеют место у противоположного торца резьбового изделия на участке резьбы, образованном на стадии выхода инструмента.

Наряду с погрешностью обработки, обусловленной воздействием непостоянных по величине в течение каждого прохода инструмента радиальной составляющей Р_y силы формообразования и соответствующих ей упругих отжатий технологической системы, имеет место также погрешность обработки, обусловленная воздействием непостоянных по величине в течение каждого прохода инструмента осевой составляющей Р_x силы формообразования и соответствующих ей упругих отжатий технологической системы. На стадии врезания инструмента его отжатие направлено в сторону, противоположную направлению продольной подачи, на стадии выхода инструмента в сторону, совпадающую с направлением продольной подачи. Возникающие упругие деформации искажают образуемые на стадиях врезания и выхода инструмента первый и последний витки резьбы изделия и проявляют себя в растяжении шага первого и последнего витков резьбы. Эти погрешности шага резьбы, образующиеся на стадиях врезания и выхода инструмента, зависят от величин сил, действующих при обработке, и жесткости используемой технологической системы. В установившейся стадии процесса резьбоформирования упругие осевые отжатия инструмента и заготовки, как результат воздействия осевой составляющей силы формообразования, практически отсутствуют близки к нулевым значениям и направлены в сторону продольной подачи инструмента. Искажения шага на первом и последнем витках резьбы в результате упругих осевых отжатий инструмента и заготовки представляют собой брак по резьбе, воспроизводимый в каждом формообразующем проходе инструмента. Различия в шаге резьбы изделия на трех различных по длине ее участках, образующихся на стадиях врезания, выхода инструмента и установившейся стадии процесса, являются органическим недостатком известных способов обработки.

При формообразовании первого и последнего витков резьбы погрешности обработки, обусловленные изменениями радиальной Р_y и осевой Р_x составляющих силы резания и соответствующих им упругих отжатий, суммируются, т.е. суммируются ошибки диаметральных размеров (среднего и внутреннего диаметров) резьбы с ошибками шага резьбы. Совмещение этих погрешностей, не вызывая их взаимной компенсации в изделии, приводит, однако, к неочевидности брака по резьбе, который не идентифицируется применяемыми в промышленности средствами комплексного контроля резьбовых изделий.

В существующей классификации резьб, подразделяющей резьбы на крепежные и кинематические (ходовые), дефекты резьбы, образующиеся в результате описанных особенностей динамики процесса резьбоформирования, являются допустимыми. В частности, к крепежным резьбам не предъявляют высоких требований по точности; кинематические резьбы являются, в ряде случаев, точными, однако, как правило, допускают исключение возможности использования крайних первого и последнего дефектных витков резьбы.

Вместе с тем в ряде изделий нефтяного машиностроения применяют резьбовые соединения, которые наряду с функцией закрепления, основной для крепежной резьбы, выполняют функцию взаимного весьма точного базирования сопрягаемых последовательно между собой ряда деталей. При этом точное взаимное расположение последовательно сопрягаемых друг с другом резьбовых деталей должно осуществляться за счет технологически труднодостижимого существенного повышения точности изготовления резьб, по которым осуществляют базирование деталей, базирующих резьб. К таким изделиям нефтяного машиностроения относятся глубинные насосы добывающих скважин. Диаметральные размеры таких изделий ограничены в известных пределах диаметром добывающих скважин, а длина существенных ограничений практически не имеет. В сборе изделие ограниченного диаметра и неограниченной длины представляет собой большой ряд резьбовых деталей, последовательно соединяемых друг с другом по сопрягаемым резьбовым поверхностям в длинномерное изделие. При таком соединении деталей глубинного насоса в единую сборочную единицу неизбежно накопление ошибок базирования и взаимного расположения деталей, что приводит, в конечном счете, к несоосности собираемых деталей, искривлению продольной оси изделия, нарушению конструктивных радиальных зазоров между деталями, уменьшению эксплуатационного срока службы изделия и снижению эффективности его использования.

Целью изобретения является улучшение качества формируемых резьб.

Поставленная цель достигается тем, что для формирования резьб резьбообразующий инструмент перемещают из исходного положения вдоль образующей поверхности вращающегося обрабатываемого изделия путем осуществления продольной подачи последовательными продольными формообразующими проходами и поперечной рабочей подачи, сообщаемой в промежутках между проходами, содержащими стадию врезания инструмента на первом обороте резьбоформирования, стадию выхода инструмента на последнем обороте резьбоформирования и установившуюся стадию между ними, причем отличием предложенного способа является то, что, с целью улучшения качества формируемых резьб, резьбообразующий инструмент устанавливают в направлении его поперечной подачи для выполнения каждого последующего продольного формообразующего прохода в исходное положение, смещенное на величину, обратно пропорциональную числу продольных формообразующих проходов, уменьшенную на величину радиального отжатия инструмента установившейся стадии резьбоформирования, затем в течение первого оборота резьбоформирования равномерно уввеличивают поперечную подачу на величину возрастающего радиального отжатия инструмента, проводят последующую установившуюся стадию резьбоформирования с постоянной поперечной подачей инструмента и в течение последнего оборота резьбоформирования равномерно уменьшают в обратной последовательности поперечную подачу инструмента на величину убывающего радиального отжатия инструмента, при этом резьбообразующий инструмент перемещают в направлении его продольной подачи в течение первого оборота резьбоформирования с увеличенной на величину осевого отжатия инструмента подачей, равномерно уменьшаемой в течение первого оборота резьбоформирования на величину убывающего до нулевого значения осевого отжатия инструмента, проводят последующую установившуюся стадию резьбоформирования с постоянной продольной подачей инструмента, равной шагу формируемой резьбы, и в течение последнего оборота резьбоформирования равномерно уменьшают продольную подачу инструмента на величину возрастающего осевого отжатия инструмента, причем величину изменяемой поперечной подачи резьбообразующего инструмента определяют по проходу согласно зависимости



где S_ni величина изменяемой в течение i-го прохода поперечной подачи резьбообразующего инструмента, мм; t_i нормативная величина поперечной подачи резьбообразующего инструмента для i-го прохода, обратно пропорциональная числу проходов (нормативная глубина резания), мм; P_yi радиальная составляющая силы формообразования резьбы для i-прохода, кН; j_y радиальная жесткость металлообрабатывающего станка, кН/мм, а величину продольной подачи инструмента для начала первого и конца последнего оборота резьбоформирования определяют по проходу согласно зависимостям соответственно



где S^н_oi и S^к_oi продольная подача резьбообразующего инструмента соответственно для начала первого и конца последнего оборотов резьбоформирования i-го прохода, мм; Р продольная подача установившейся стадии резьбоформирования, равная шагу обрабатываемой резьбы, мм; Р_xi осевая составляющая силы формообразования резьбы для начала первого и конца последнего оборотов i-го прохода, кН; j_x осевая жесткость металлообрабатывающего станка, кН/мм.

На чертеже представлена принципиальная схема формирования резьб предлагаемым способом и циклограмма перемещения резьбообразующего инструмента, где, в качестве примера, число продольных формообразующих проходов принято равным 5.

Описание предлагаемого способа формирования резьб является примером его осуществления. Для осуществления способа требуются известные технические средства: токарно-винторезный или токарно-резьбонарезной полуавтомат и инструмент для формирования резьбы (резец резьбонарезной или ролик накатывающий однониточный). Режимы резьбоформирования устанавливаются с учетом конкретных условий обработки, исходя из существующих нормативов.

Способ формирования резьб осуществляют перемещением резьбообразующего инструмента из исходного положения вдоль образующей поверхности вращающегося обрабатываемого изделия путем осуществления продольной подачи последовательными продольными формообразующими проходами и поперечной рабочей подачи, сообщаемой в промежутках между проходами. Резьбообразующий инструмент перемещают при выполнении первого продольного формообразующего прохода А₁ из исходного положения 1₁ в конечное положение 2₁, после чего отводят от заготовки перемещением В₁ в положение 3₁. Обратное перемещение С₁ резьбообразующего инструмента в точку 4₂ по длине равно рабочему перемещению. Продольный формообразующий проход инструмента содержит стадию врезания, в течение которой боковые стороны профиля резьбы инструмента последовательно одна за другой входят в работу (стадию роста до максимальных значений радиальной составляющей P_R силы формообразования резьбы и радиального отжатия инструмента от заготовки), установившуюся стадию, в течение которой обе стороны профиля резьбы инструмента одновременно формируют резьбу на заготовку (стадию установившихся максимальных радиальной составляющей силы формообразования резьбы и радиального отжатия инструмента от заготовки) и, наконец, стадию выхода инструмента, в течение которой боковые стороны профиля резьбы инструмента последовательно одна за другой выходят из контакта с заготовкой (стадию уменьшения от максимальных до нулевых значений радиальной составляющей силы формообразования резьбы и радиального отжатия инструмента от заготовки).

Стадии врезания и выхода инструмента ограничиваются соответственно первым и последним оборотами резьбоформирования, между которыми находится установившаяся стадия процесса.

Поперечная подача D₂ для выполнения второго продольного фоpмообразующего прохода номинально несколько больше величины отвода B₁ инструмента по окончании предыдущего прохода, что определяет величину припуска под обработку во втором проходе и величину поперечной рабочей подачи S_n2. Второй продольный формообразующий проход выполняют из нового положения 1₂ повторением описанной последовательности перемещений инструмента.

Боковые стороны профиля резьбы инструмента входят последовательно одна за другой на полную глубину обработки каждого продольного прохода в течение первого полного оборота заготовки. За этот период времени радиальное относительное отжатие инструмента от заготовки как функция радиальной составляющей Р_y силы формообразования резьбы возрастает с нулевого значения до своего максимального установившегося значения. Величина этого радиального отжатия или увеличение радиальных размеров формируемой резьбы составляет



где R_i величина радиального относительного отжатия инструмента от заготовки для i-го прохода, мм;

P_yi радиальная составляющая силы формообразования резьбы для i-го прохода, кН;

j_y радиальная жесткость металлообрабатывающего станка, кН/мм.

Диаметральные размеры резьбы, формируемой в традиционных процессах обработки, устанавливают по размерам резьбы, образованным в установившейся стадии процесса. При этом размеры первого и последнего витков имеют провалы по среднему и внутреннему диаметрам.

При установке резьбообразующего инструмента для выполнения каждого продольного формообразующего прохода в исходные положения точки 1₁.1₅ в предлагаемом способе обработки корректируют координаты этих точек на величину предстоящего в данном проходе радиального отжатия R инструмента в направлении его отвода от заготовки.

Величина корректируемой поперечной подачи резьбообразующего инструмента для каждого из проходов составляет



где S_ni величина изменяемой в течение i-го прохода поперечной подачи резьбообразующего инструмента, мм;

t_i нормативная величина поперечной подачи резьбообразующего инструмента для i-го прохода, обратно пропорциональная числу проходов (нормативная глубина резания), мм.

Таким образом резьбообразующий инструмент устанавливают в направлении его поперечной подачи для выполнения каждого последующего продольного формообразующего прохода в исходное положение, смещенное на величину, обратно пропорциональную числу продольных формообразующих проходов, уменьшенную на величину радиального отжатия R инструмента установившейся стадии резьбоформирования. В скорректированном на величину R положении инструмента начинают его врезание в заготовку. Затем, в течение первого оборота резьбоформирования, равномерно увеличивают поперечную подачу на величину возрастающего радиального отжатия инструмента. Таким образом в момент начального контакта инструмента с заготовкой начинают отработку максимальной корректирующей величины R до ее нулевого значения, достигаемого в конце первого оборота резьбоформирования. По окончании первого оборота резьбоформирования инструмент занимает в радиальном направлении положение, необходимое для формирования резьбы на установившейся стадии процесса. Эту стадию проводят с постоянной (неизменяемой) поперечной подачей инструмента, что соответствует перемещению инструмента в традиционных процессах резьбообразования. В течение последнего оборота резьбоформирования снова корректируют положение инструмента в радиальном направлении, при этом равномерно уменьшают в обратной последовательности его поперечную подачу на величину убывающего радиального отжатия инструмента. Отработка корректирующей величины радиального перемещения R инструмента на последнем обороте резьбоформирования соответствует отработке той же корректирующей величины радиального перемещения инструмента на первом обороте резьбоформирования, но отличается обратной последовательностью выполнения.

В течение каждого продольного формообразующего прохода корректировку поперечной подачи инструмента осуществляют непрерывно на стадиях врезания и выхода инструмента, что позволяет получать резьбы с одинаковыми диаметральными размерами по всей ее длине, включая участки, образованные на стадиях врезания и выхода инструмента.

При обработке наружных резьб изменение поперечной подачи на первом и последнем оборотах резьбоформирования направлено в сторону уменьшения диаметральных размеров резьбы изделия, а при обработке внутренних резьб в сторону увеличения диаметральных размеров резьбы изделия.

При резьбоформировании имеет место также и погрешность обработки, вызванная упругими осевыми перемещениями (отжатиями) резьбообразующего инструмента вдоль оси обрабатываемой заготовки. Эта погрешность обработки обусловлена воздействием на инструмент осевой составляющей P_x силы формообразования резьбы. Нагрузка на профильную формообразующую часть инструмента на стадии врезания (на первом обороте резьбоформирования) и стадии выхода инструмента (на последнем обороте резьбоформирования) является односторонней, т.к. одна из боковых сторон профиля резьбы инструмента либо входит раньше другой стороны в полный контакт с обрабатываемой заготовкой на стадии врезания, либо выходит раньше другой стороны из полного контакта с обрабатываемой заготовкой на стадии выхода инструмента. Вследствие этого осевые отжатия инструмента в результате воздействия осевой составляющей Р_x силы формообразования резьбы изменяются в течение первого оборота резьбоформирования с наибольшего значения при врезании инструмента в заготовку в начале первого оборота, до нулевого значения по окончании первого оборота резьбоформирования. На установившейся стадии процесса боковые стороны профиля резьбы инструмента воспринимают взаимноуравновешенную нагрузку. Поэтому осевая составляющая силы формообразования резьбы и соответствующие ей упругие отжатия на установившейся стадии близки к нулевым значениям. На последнем обороте резьбоформирования осевая составляющая и обусловленные ею упругие отжатия инструмента возрастают до значений, соответствующих значениям осевой составляющей силы и упругих отжатий первого оборота резьбоформирования, т.е. в конце последнего оборота снова приобретают наибольшие значения.

Погрешность обработки на стадиях врезания и выхода инструмента устраняют изменением скорости его продольной подачи. На стадии врезания инструмента при начальном его контакте с заготовкой (в начале первого оборота резьбоформирования) и на стадии выхода инструмента при конечном его контакте с заготовкой (в конце последнего оборота резьбоформирования) перемещение инструмента осуществляют с продольной подачей, равной для каждого из продольных проходов:



и



где S^н_oi и S^к_oi продольная подача резьбообразующего инструмента соответственно для начал первого и конца последнего оборотов резьбоформирования i-го прохода, мм;

Р продольная подача установившейся стадии резьбоформирования, равная шагу обрабатываемой резьбы, мм;

Р_xi осевая составляющая силы формообразования резьбы для начала первого и конца последнего оборотов i-го прохода, кН;

j_x осевая жесткость металлообрабатывающего станка, кН/мм.

Зависимости, определяющие продольную подачу инструмента для начала первого S^н_oi и конца последнего S^к_oi оборотов резьбоформирования учитывают величину осевых упругих отжатий инструмента от заготовки для каждого i-го прохода:



Величины этих осевых упругих отжатий для начала стадии врезания и конца стадии выхода инструмента представляют собой корректирующую величину для традиционной подачи при резьбоформировании, равной шагу Р резьбы за один оборот заготовки. Направление осевого упругого отжатия инструмента на стадии врезания противоположно направлению продольной подачи, а на стадии выхода инструмента совпадает с ней.

Резьбообразующий инструмент при начальном контакте с заготовкой, в начале первого оборота резьбоформирования, перемещают с продольной подачей S^н_oi , замедляемой к концу первого оборота резьбоформирования до величины подачи Р, равной шагу резьбы за один оборот заготовки. На установившейся стадии процесса продольная подача инструмента равна шагу формируемой резьбы за один оборот заготовки. На стадии выхода инструмент перемещают с продольной подачей, возрастающей от величины, равной шагу резьбы за один оборот заготовки в начале последнего оборота резьбоформирования, до величины S^к_oi в конце последнего оборота резьбоформирования.

Корректирование на стадиях врезания и выхода инструмента поперечной и продольной подач осуществляют на каждом продольном фоpмообразующем проходе.

Результатом компенсации динамических погрешностей, возникающих на начальной и завершающей стадиях резьбоформирования, является устранение существующих дефектов резьбы, представляющих собой традиционный скрытый брак первого и последнего витков резьбы по диаметральным размерам (среднему и внутреннему диаметрам) и шагу резьбы.

Режимы резьбоформирования устанавливают, исходя из конкретных условий обработки по существующей общемашиностроительной нормативной и справочной литературе. Величины радиальных Р_y и осевых Р_x составляющих силы формообразования резьбы определяют, исходя из условий обработки, по общемашиностроительной справочной литературе. Жесткость металлообрабатывающего оборудования находят в соответствии с видом применяемого оборудования по нормативной литературе и др.

Пример конкретного выполнения.

Нарезалась специальная наружная резьба на плунжере штангового глубинного насоса добывающих скважин. Параметры нарезаемой резьбы: наружный диаметр d 37,348 мм; шаг резьбы Р 1,814 мм; угол профиля резьбы 60^o; длина резьбы l 17 мм. Нарезание резьбы осуществлялось при использовании токарно-винторезного станка с ЧПУ мод. 16К20ФЗ за 5 последовательных продольных формообразующих проходов резьбонарезного резца. Обрабатываемый материал заготовки сталь марки 38ХМА, имеющая временное сопротивление при растяжении s_в 900 МПа. Скорость резания V 113 м/мин. Охлаждающе-смазывающая жидкость 3%-ная эмульсия из эмульсола Укринол 1. Материал режущей части резьбонарезного резца твердый сплав марки Т15К6.

При установке резца в исходное положение для выполнения каждого продольного формообразующего прохода учитывалась величина радиального отжатия инструмента, возрастающая в течение первого оборота резьбоформирования с нулевого значения при начальном контакте инструмента с заготовкой, до максимального установившегося значения по окончании первого оборота резьбоформирования. Глубина резания t_i резьбонарезного резца согласно нормативным данным (6, с. 9, карта 1.1.) составляла для пяти проходов: t₁ 0,17 мм; t₂ 0,43 мм; t₃ 0,78 мм; t₄ 1,07 мм; t₅ 1,23 мм и, следовательно, толщина слоя, срезаемого вершинной кромкой резца, для пяти проходов (единичное радиальное врезание инструмента) составляла по проходам: S_R1 0,17 мм; S_R2 0,26 мм; S_R3 0,35 мм; S_R4 0,29 мм; S_R5 0,16 мм.

Главная составляющая P_z силы резания согласно эмпирическим зависимостям (7, с. 70) составляла по проходам: P_z1 0,74 кН; P_z2 2,34 кН; P_z3 4,89 кН; P_z4 5,67 кН; P_z5 4,28 кН.

Радиальная Р_y (на установившейся стадии процесса) и осевая Р_x (на стадиях врезания и выхода инструмента) составляющие силы резания в долях от главной составляющей P_z силы резания определялись как P_y P_z/4 и P_x P_z/3, что составляло по проходам: P_y1 0,19 кН; P_y2 0,59 кН; P_y3 1,22 кН; P_y4 1,42 кН; P_y5 1,07 кН; P_x1 0,25 кН; P_x2 0,78 кН; P_x3 1,63 кН; P_x4 1,89 кН; P_x5 1,43 кН.

Нормативная жесткость применяемого токарно-винторезного станка мод. 16К20ФЗ составляла: j_y 28 кН; j_x 48 кН.

Расчетная корректирующая величина радиального отжатия инструмента от заготовки для установившейся стадии процесса определялась по проходам как



что для каждого из проходов составляло:



Определяемая (коpректируемая) поперечная подача резьбонарезного резца, учитывающая величину его радиального отжатия R_i, определялась по проходам, как

S_ni= t_i- R_i, мм,

что для каждого из проходов составляло:





Рассчитанные величины поперечных подач S_ni резьбонарезного резца по проходам определяли его положение при начальном контакте с заготовкой. К концу первого оборота резьбоформирования поперечная подача резьбонарезного резца, равномерно увеличиваясь, приобретала величину, равную ранее определенной нормативной глубине резания t_i, и составляла для каждого из проходов: S_n1 t₁ 0,17 мм; S_n2 t₂ 0,43 мм; S_n3 t₃ 0,78 мм; S_n4 t₄ 1,07 мм; S_n5 t₅ 1,23 мм.

На этой постоянной для каждого из проходов поперечной подаче резьбонарезного резца выполнялась обработка резьбы на установившейся стадии процесса.

Начиная с последнего оборота резьбоформирования, поперечная подача по проходам резьбонарезного резца снова корректировалась в обратной, по сравнению со стадией врезания, последовательностью, т.е. равномерно уменьшалась от вышеприведенных значений установившейся стадии процессa: S_n1 t₁ 0,17 мм; S_n2 t₂ 0,43 мм; S_n3 t₃ 0,78 мм; S_n4 t₄ 1,07 мм; S_n5 t₅ 1,23 мм (в начале последнего оборота резьбоформирования на каждом проходе резца) до значений, рассчитанных ранее для стадии врезания: (в конце последнего оборота резьбоформирования на каждом проходе резца).

Величины поперечных подач резьбонарезного резца на различных стадиях резьбоформирования по проходам представлены в табл. 1.

При установке резьбонарезного резца в исходное положение для выполнения каждого продольного формообразующего прохода учитывалась наряду с величиной радиального отжатия инструмента от заготовки также и величина осевого отжатия инструмента на стадиях его врезания и выхода. Эти отжатия в результате воздействия осевой составляющей Р_x силы резания изменялись при врезании инструмента с наибольшего значения в начале первого оборота резьбоформирования, до нулевого значения в конце первого оборота резьбоформирования. Установившаяся стадия протекала при осевых составляющих силы резания и осевых отжатиях инструмента, близких к нулевым значениям. При выходе инструмента осевые составляющие силы резания и осевые отжатия возрастали к концу последнего оборота резьбоформирования до значений, равных наибольшим, соответствующим началу стадии врезания инструмента.

Расчетная корректирующая величина осевого отжатия инструмента от заготовки для начала первого и конца последнего оборота резьбоформирования определялась по проходам как



что для каждого из проходов составляло:



Определяемая (корректируемая) продольная подача резьбонарезного резца, учитывающая величину его осевого отжатия S_oi для начала первого оборота резьбоформирования, определялась по проходам как

S^н_oi= P + S_oi,

что для каждого из проходов составляло:



Рассчитанные величины продольных подач S^н_oi резьбонарезного резца являлись подачами инструмента при его начальном контакте с заготовкой. К концу первого оборота резьбоформирования продольная подача резьбонарезного резца, равномерно уменьшаясь, приобретала для каждого из проходов нормативную (некорректируемую) величину, равную шагу нарезаемой резьбы Р 1,814 мм на один оборот заготовки. С такой постоянной продольной подачей осуществлялось нарезание резьбы на установившейся стадии процесса. Начиная с последнего оборота резьбоформирования, продольная подача по проходам резьбонарезного резца снова корректировалась равномерно уменьшалась от значения установившейся стадии резьбоформирования, равного величине шага резьбы за один оборот заготовки (в начале последнего оборота резьбоформирования), до значений S^к_oi (в конце последнего оборота резьбоформирования), определявшихся по проходам как

S^к_oi= P - S_oi,

что для каждого из проходов составляло:



Величины продольных подач резьбонарезного резца на различных стадиях резьбоформирования по проходам представлены в табл. 1

Для получения сравнительных данных, наряду с нарезанием резьбы предлагаемым способом, проводилось нарезание резьбы резьбонарезным резцом известным, согласно прототипу, способом, т.е. без корректирования поперечной и продольной подач на стадиях врезания и выхода инструмента. Прочие условия осуществления сопоставляемых способов резьбонарезания были одинаковыми. Номинальные значения основных параметров резьбы и отклонения этих значений от номинальных при резьбонарезании сопоставляемыми способами обработки приведены в табл. 2.

Анализ данных, приведенных в табл. 2, показывает, что сравниваемые способы нарезания резьбы обеспечивали получение неодинаковых по качеству резьб изделий. Точность резьбы, полученной предлагаемым способом, выше точности резьбы, выполненной известным способом, по следующим параметрам: среднему диаметру, внутреннему диаметру и шагу резьбы. На резьбовых деталях, полученных предлагаемым способом, устранялись дефекты уменьшения среднего и внутреннего диаметров резьбы и увеличения шага резьбы на первом и последнем ее витках, имевшие место на деталях, выполненных известным способом.

Полученные сопоставляемые данные свидетельствуют о возможности управления точностью диаметральных размеров резьбы и ее шага на стадиях врезания и выхода инструмента посредством введения на этих стадиях компенсации упругих перемещений инструмента и заготовки.

В настоящее время многопроходное нарезание и накатывание наружных и внутренних, цилиндрических и конических резьб осуществляется без компенсации динамических погрешностей обработки, возникающих на стадиях врезания и выхода инструмента.

Использование предлагаемого способа формирования резьб обеспечивает, по сравнению с существующими способами, следующий технико-экономический эффект:

улучшение качества резьбы изделия по параметрам точности; уменьшение возникающих систематических производственных погрешностей резьбоформирования и уменьшение рассеивания размеров резьбы обработанных изделий.