резьбофрезерно-накатная головка

Формула изобретения

Резьбофрезерно-накатная головка для одновременного последовательного фрезерования и накатывания наружных резьб с осевой подачей, содержащая хвостовик, корпус, крышку и оси, установленные на подшипниках, отличающаяся тем, что на осях жестко закреплены мелкозубые дисковые резьбовые фрезы, с возможностью свободного вращения резьбонакатные ролики, имеющие заборную и калибрующую части, и жестко закреплены шестерни, входящие в зацепление с центральным зубчатым колесом, расположенным в хвостовике с возможностью принудительного вращения, которое имеет второй зубчатый венец для зацепления с приводом принудительного вращения фрез, при этом хвостовик имеет паз для расположения в нем вышеназванного привода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии машиностроения к обработке металлов резанием и давлением, в частности к изготовлению инструмента для комбинированного формообразования наружных резьб фрезерованием и пластическим деформированием - накатыванием.

Известна режуще-резьбонакатная головка, в корпусе которой установлены на осях кинематически связанные между собой накатные ролики, резцедержатель с резцами и механизм разведения резцов, причем головка снабжена установленным в корпусе кольцом с пазом на внутренней поверхности, в котором размещен с возможностью поворота резцедержатель, и подпружиненным фиксатором с упором, установленным в резцедержатель с возможностью взаимодействия с пазом кольца [1].

Поскольку накатные ролики имеют возможность свободного вращения на осях, между заготовкой и роликами имеет место трение качения, что обеспечивает более высокую стойкость накатных роликов.

Однако в известной головке существенным недостатком является то, что она не обеспечивает требуемую различную скорость главного движения для резцов и накатных роликов, что ведет к снижению стойкости инструмента, качества накатанной резьбы и производительности обработки. Кроме того, головка предназначена только для изготовления мелких наружных резьб, потому что профилирование резьбы осуществляется только накатыванием.

Известна головка для образования наружных резьб, содержащая установленные в корпусе резьбонарезающие элементы с зубьями на рабочей части и расположенные между резьбонарезающими элементами обкатывающие элементы с зубьями на заборной и калибрующих частях [2]. При этом зубья обкатывающих элементов в сечении их цилиндром по среднему диаметру резьбы выполнены бочкообразными с меньшим по сравнению с зубьями резьбонарезающих элементов средним диаметром. Кроме того, зубья обкатывающих элементов в пределах заборной части выполнены с большим внутренним диаметром по сравнению с зубьями резьбонарезающих элементов, причем обкатывающие и резьбонарезающие элементы выполнены с двумя диаметрально расположенными рабочими частями.

Недостатком известной головки является низкая стойкость обкатывающих элементов, так как между обкатывающими элементами и заготовкой имеет место трение скольжения и значительные крутящие моменты.

Другим существенным недостатком является нерациональные режимы формообразования резьбы, выраженные в том, что скорость главного движения (вращения заготовки или резьбонакатной головки) нарезания резьбы должна быть существенно (в 2 и более раз) выше скорости главного движения накатывания резьбы. В известной головке скорость главного движения одинакова для резьбонарезающих и обкатывающих элементов, что приводит к снижению стойкости инструмента и производительности обработки.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей изготовления крупных наружных резьб с осевой подачей путем обеспечения возможности резьбофрезерной и деформирующей обработки с рациональными режимами, позволяющей снизить себестоимость изготовления резьбовой поверхности, повысить качество и производительность процесса одновременного последовательного фрезерования и накатывания резьбы и стойкость инструмента.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемой резьбофрезерно-накатной головки для одновременного последовательного фрезерования и накатывания наружных резьб с осевой подачей, содержащей хвостовик, корпус, крышку и оси, установленные на подшипниках, причем на осях жестко закреплены мелкозубые дисковые резьбовые фрезы, с возможностью свободного вращения резьбонакатные ролики, имеющие заборную и калибрующую части, и жестко закреплены шестерни, входящие в зацепление с центральным зубчатым колесом, расположенным в хвостовике с возможностью принудительного вращения, которое имеет второй зубчатый венец для зацепления с приводом принудительного вращения фрез, при этом хвостовик имеет паз для расположения в нем вышеназванного привода.

На фиг.1 изображена предлагаемая резьбофрезерно-накатная головка, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - схема срезания припусков комплектом фрез и формирование резьбы накатыванием; на фиг.4 - схема накатывания наружной резьбы предлагаемой резьбофрезерно-накатной головкой.

Предлагаемая резьбофрезерно-накатная головка служит для накатывания крупных наружных резьб с осевой подачей с предварительным фрезерованием винтовой канавки. Головка содержит хвостовик 1 и закрепленный на торце корпус 2. К корпусу 2 с помощью штырей 3 и втулок 4 крепится крышка 5. В корпусе 2 и крышке 3 установлены под углом к общей продольной оси, равным углу наклона витков накатываемой резьбы, с возможностью свободного вращения на шарикоподшипниках 6, не менее 3-х осей 7.

На осях 7 с помощью шпонок 8 и втулок 9 установлены мелкозубые дисковые резьбовые фрезы 10 с осевым смещением относительно друг друга на величину (Р_ш /n), где Р_ш - шаг накатываемой резьбы, n - количество фрез 10.

Для равномерного разделения большой высоты профиля нарезаемой резьбы при обработке крупных наружных резьб между фрезами и обеспечения снятия каждой фрезой равного припуска диаметр каждой последующей фрезы 10, начиная с первой, которую встречает заготовка при своем продольном перемещении (согласно фиг.1, первая фреза - это крайняя левая), больше диаметра предыдущей на величину (2Н/n), где Н - высота профиля нарезаемой резьбы за вычетом припуска под резьбонакатывание (фиг.3).

За резьбовыми фрезами 10 на осях 7 установлены с возможностью свободного вращения на шарикоподшипниках 11 резьбонакатные ролики 12, имеющие заборную и калибрующие части, содержащие витки кольцевой резьбы, которые также смещены друг относительно друга на соседних роликах в осевом направлении на величину, равную (Р_ш/n).

На концах осей 7 с помощью шпонок 13 и гаек 14 установлены зубчатые колеса 15, приводимые во вращение центральной блок-шестерней 16, установленной в хвостовике 1 на шарикоподшипниках 17 и имеющей второй зубчатый венец 18 для зацепления с приводом принудительного вращения фрез (не показан), при этом хвостовик 1 имеет паз 19 для расположения в нем вышеназванного привода.

Головка устанавливается, например, на суппорте на месте резцедержателя или в задней бабке токарного станка 16К20, (не показан) с помощью хвостовика 1. Центральной шестерне 16 через зубчатый венец 18 сообщается принудительное вращение от привода (не показан). При этом дисковые резьбовые фрезы 10 получают вращательное движение V_ф, являющееся главным движением резания для резьбофрезерования. Обрабатываемой заготовке 20, закрепленной в патроне 21, который расположен на шпинделе 22, сообщается вращательное движение V_з, которое является одновременно движением круговой подачи для резьбофрезерования и главным движением для резьбонакатывания. При подводе к заготовке головки ей сообщается продольная подача S_пр, равная шагу накатываемой резьбы.

Дисковые резьбовые фрезы 10 последовательно врезаются в обрабатываемую заготовку 20, прорезая в ней винтовую канавку, имеющую некоторый припуск под последующее резьбонакатывание. Удаление полного припуска при достаточно высокой круговой подачи заготовки, соответствующей скорости накатывания резьбы (порядка 10 м/мин), обеспечивается большим количеством зубьев у дисковых резьбовых фрез и малой подачей на зуб фрезы и не вызывает существенного снижения стойкости фрез.

Затем по предварительно прорезанной на обрабатываемой заготовки 20 винтовой канавке прокатываются резьбонакатные ролики 12, окончательно формируя резьбовой профиль, имеющий минимальную шероховатость и упрочненный поверхностный слой. Поскольку резьбонакатные ролики 12 имеют возможность свободного вращения на осях 7, из-за сил трения между роликами 12 и обрабатываемой заготовкой 20 окружная скорость вращения резьбонакатных роликов 12 будет практически равна окружной скорости вращения обрабатываемой заготовки 20.

После окончания формирования резьбы обрабатываемой заготовки 20 сообщается ускоренное вращение в обратную сторону, и она выкручивается из головки. Фрезы 10 при этом не контактируют с накатанной резьбой.

Настройку головки на обработку наружных резьб различных диаметров и шагов, имеющих близкое значение угла подъема винтовой линии, производят путем замены комплекта резьбовых фрез 10 и резьбонакатных роликов 12.

Обрабатывалась заготовка - вал с резьбой M100x6-6g длиной 200 мм, которую устанавливали в патроне токарного станка 16К20, а головку - в резцедержателе станка. Привод принудительного вращения фрез в головке, состоящий из электродвигателя и редуктора, имеющего на выходном валу открытую шестерню, устанавливали на головке. Заготовке сообщали вращательное движение V_з=8 м/мин, а головке продольную подачу - S_пр=6 мм/об. Скорость резьбофрезерования составляла - V_ф=87 м/мин. Испытаниями установлено, что размеры накатанной резьбы стабильны и соответствуют требуемому квалитету точности, стойкость инструмента соответствует нормам стойкости инструмента для аксиальных резьбонакатных головок, высота шероховатости резьбовой поверхности соответствует требованиям чертежа.

Предлагаемая резьбофрезерно-накатная головка для комбинированного фрезерования и накатывания наружных резьб с осевой подачей имеет относительно простую конструкцию и позволяет накатывать крупные резьбы, в том числе на заготовках из труднообрабатываемых или предварительно упрочненных материалов с высокой производительностью и качеством. Она обеспечивает возможность резьбофрезерной и резьбодеформирующей обработки с рациональными и оптимальными режимами, позволяет снизить себестоимость изготовления резьбовой поверхности, повысить качество, производительность процесса благодаря одновременному последовательному фрезерованию и накатыванию резьбы и увеличить срок стойкости инструмента.

Источники информации

1. А. с. СССР 1315180. МКИ B 21 G 5/00, B 21 H 3/04. Режущерезьбо-накатная головка.//Т.А. Султанов, Е.В. Саяпин, В.А. Косарев. Заявка № 4052185/31-08, заявл. 19.03.86, опуб. 07.06.87. Бюл. № 21.

2. А. с. СССР 821003. МКИ B 21 H 3/02. Головка для образования наружных резьб.//Н.А. Мирнов, В.В. Загородский, М.Х. Гольдфельд. Заявка № 3694371/25-27, заявл. 07.12.78, опуб. 15.04.81. Бюл. № 14 - прототип.