Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Резьбонарезные резцы – однолезвийный фасонный режущий инструмент, образующий профиль нарезаемой резьбы одновременно всеми точками режущей кромки. В процессе резания инструмент совершает относительно заготовки винтовое движение, ось которого совпадает с осью нарезаемой резьбы, а параметр – равен параметру резьбы.
Резцы предназначены для нарезания внутренних и наружных резьб различного профиля.
Достоинства резцов:
резьбовые гребенки;
полностью формируют профиль резьбы, включая и поверхность вершин; обеспечивается точность профиля по высоте и радиусов по вершине и впадине, что гарантирует прочность резьбы,
не требуется точного исполнения отверстия в заготовке и снятие заусенцев после обработки, но для каждого шага резьбы требуется свой инструмент.
не обрабатывают наружного диаметра резьбы, поэтому требуют точного диаметра заготовки,
могут использоваться для обработки резьб с разными шагами,
количество пластин на инструментальном складе сокращается,
Форма и сечение срезаемого слоя для каждого реза зависят от последовательности срезания припуска, т.е. от схемы резания.
,
где Р – шаг резьбы; l1 – длина режущей части.
Достоинства:
Недостатки:
Используется для нарезания мелких резьб и при обработке закаленных материалов.
Постепенное уменьшение глубины врезания (Рис.8.) обеспечивает постоянный объем стружки, срезаемой за каждый проход. Глубина врезания может изменяться от 0,2…0,35 мм вначале обработки до 0,02…0,09 мм на последнем проходе.
Постоянная глубина врезания (Рис.9.) обеспечивает наилучшее формирование стружки и повышение стойкости инструмента.
Начальное значение глубины врезания не должно превышать 0,12…0,18 мм, а на последнем проходе не должна быть менее 0,08 мм.
Достоинства:
Недостатки:
Задний угол на вершине – 15…200
Инструментальные боковые задние углы можно рассчитать по формуле:
где ε – угол профиля резьбы.
Геометрия резца зависят от его установки на станке. При малом угле подъема ось симметрии профиля резца располагают перпендикулярно к оси заготовки (рис. 12 б).
Если угол подъема резьбы больше 3…40, то резец наклоняют к оси заготовки под углом β = (рис.12 а)
подъема резьбы
При установке резца без разворота (рис. 13 а) при равенстве инструментальных углов на левой и правой стороне профиля статические углы изменяются. С одной стороны инструментальный передний угол увеличивается а задний уменьшается, с другой стороны профиля – наоборот, передний уменьшается , а задний увеличивается.
При установке резца без разворота значения статических задних углов с правой и левой стороны профиля можно выравнять, если произвеести заточку разных по величине инструментальных задних углов (рис.13 б).
При равенстве инструментальных углов на левой и правой стороне профиля статические углы можно выравнять, если произвести разворот резца на станке (рис.13 в). Но в этом случае профиль резца отличается от профиля нарезаемой резьбы. Требуется коррекционный расчет профиля.
Наличие положительных передних углов также вызывает необходимость коррекционного расчета профиля резца (рис.14).
Назначение – нарезание и калибрование резьбы в отверстиях. Метчики представляют собой винт, сопряженный с нарезаемой резьбой и превращенный в режущий инструмент.
Основные элементы метчика (рис.16):
Режущая часть производит основную работу срезания припуска, выполняется в виде конуса с углом наклона образующей φ. Может применяться последовательная (рис.17.а) или профильная (рис.17 б) схемы резания. Длина режущей части l1 (рия.16) влияет на производительность, стойкость инструмента и точность нарезаемой резьбы.
Для глухих отверстий и чистовых комплектных метчиков длину режущей части уменьшают до (1,5…2)Р, где Р – шаг резьбы. Гаечные метчики имеют длину (6…12)Р, машинно-ручные -6Р.
Угол φ влияет на толщину срезаемого слоя (рис.18)
, где
а – толщина срезаемого слоя в направлении, перпендикулярном главной режущей кромке,
ар – толщина срезаемого слоя в радиальном направлении .
, где
t – фактическая высота резьбы,
, где
lэ – эффективная длина режущей части, которая определяется по формуле: , где
d – наружный диаметр метчика,
d0 – диаметр отверстия под резьбу;
n – число резов, формирующих профиль , где Z – число перьев метчика.
Следовательно,
.
Оптимальная толщина срезаемого слоя определяется с учетом обрабатываемого материала, типа метчика, требований к качеству обработки. Предельные значения толщины срезаемого слоя 0,02…0,15 мм. При толщине менее 0,02 наблюдается не резание а смятие и скобление, т.к. в этом случае радиус скругления режущей кромки оказывается больше толщины срезаемого слоя. При толщине более 0,15 мм резко ухудшается чистота обработанной поверхности.
Диаметр переднего торца метчика выполняют меньше диаметра отверстия под резьбу на 0,2…1 мм для обеспечения направления метчика при входе в отверстие.
Длина режущей части метчика l1 зависит от его назначения. При обработке глухих отверстий от длины заборной части зависит длина недореза резьбы и ее желательно уменьшать. При обработке сквозных отверстий от соотношения длины режущей части и длины резьбы зависит крутящий момент резания (рис. 19). Для уменьшения крутящего момента желательно, чтобы длина режущей части была больше длины резьбового отверстия.
Калибрующая часть окончательно формирует профиль, обеспечивает направление в работе и является запасом на переточку.
Преимущественный износ метчика происходит по задней поверхности в месте перехода от режущей к калибрующей части. Поэтому переточку рационально производить как по передней так и по задней поверхностям.
Заточка задней поверхности по конусу режущей части приводит к уменьшению длины калибрующей части. Длина калибрующей части предельно переточенного метчика должна быть не менее 0,5d для крупных и средних метчиков и не менее (1,2…1)d для мелких.
Чрезмерное увеличение длины калибрующей части приводит к увеличению крутящего момента и росту энергозатрат. Рекомендуемая длина калибрующей части lк – (6…12)Р.
Для устранения заклинивания на калибрующей части выполняется обратная конусность по профилю 0,05…0,1 мм на 100 мм длины (при обработке легких сплавов – 0,2…0,3 мм на 100 мм длины).
Число канавок Z влияет на толщину срезаемого слоя, а следовательно на величину крутящего момента. Уменьшение числа канавок снижает склонность метчика к заеданию, особенно при обработке вязких материалов. Улучшается размещение стружки в канавке, но ухудшается направление в работе. Число канавок выбирается в зависимости от диаметра метчика d.
Профиль канавки (рис. 20) оказывает большое влияние на работу метчика.
Канавка должна:
Рекомендуется углублять канавку на режущей части, т.к. здесь удаляется больший объем стружки, чем на калибрующей части.
Для режущей части целесообразно уменьшать диаметр сердцевины dсер до 0,7…0,8, а ширину пера F до 0,6…0,7 соответствующих величин на калибрующей части.
Применяется для гаечных метчиков при обработке вязких материалов.
Геометрия метчиков
Боковые передние углы в главной секущей плоскости в точках режущей кромки, лежащих на диаметре di:
,
где ε – угол профиля резьбы.
Боковые задние углы в главной секущей плоскости в точках режущей кромки, лежащих на диаметре di:
.
Задний угол на вершине должен обеспечивать боковые задние углы в пределах 15…20΄ . Кинематический задний угол отличается от статического (рис. 23) и определяется по формуле:
Затылование калибрующей части метчика приводит:
Поэтому у ручных метчиков калибрующая часть не затылуется (рис. 24 а). Гаечные метчики не вывертываются из обработанного отверстия, поэтому затылуются и по калибрующей части по наружному диаметру. Для обеспечения достаточной опоры затылуют не на всю ширину зуба, а оставляют 1/3 часть незатылованной (рис. 24 б).
Нарезание резьбы вручную одним метчиком можно осуществить только в сквозных отверстиях небольшого диаметра. Глухое отверстие трудно нарезать одним метчиком из-за большой толщины срезаемого слоя и возможного скопления стружки в канавках. Приходится применять комплект из нескольких метчиков и соответственно распределять между ними работу.
Применение комплекта метчиков позволяет:
Черновой метчик выполняет основную работу по вырезанию профиля резьбы (50…70%) и имеет минимальный угол φ, а чистовой зачищает резьбу и калибрует (20…30%). Нагрузка может распределяться как по профильной (рис. 25 б) так и по последовательной (рис. 25 в) схемам резания.
В первом случае наружный и средний диаметры резьбы метчиков различны, резание осуществляется по всему профилю резьбы; каждый последующий метчик зачищает резьбу по сторонам, поэтому в точном исполнении нуждается только чистовой метчик. Чистовой метчик срезает металл по всей высоте профиля – стружка получается толстая, что приводит к увеличению интенсивности износа. Такая схема распространена для метрических резьб.
В случае последовательной схемы распределения припуска у метчиков в комплекте изменяется только наружный диаметр. Чистовой метчик менее нагружен. Отсутствие понижения по среднему диаметру у предварительных метчиков и неточное их изготовление может привести к браку. Применяется для трапецеидальных резьб с широким допуском и для труднообрабатываемых материалов.
Стружечная канавка не сквозная, а прорезается на длине несколько превышающей длину режущей части под углом наклона к оси 100…150. Направление канавки противоположно направлению нарезки резьбы. Дно канавки располагается под углом к оси метчика 50…100. на калибрующей части выполняется обратная конусность не менее 0,2 мм на 100 мм длины.
Достоинства бесканавочных метчиков:
Рекомендуются при обработке легких сплавов, цветных металлов, вязкой и нержавеющей сталей.
Срезание зубьев метчиков в шахматном порядке(рис. 27) на калибрующей части позволяет снизить силы трения за счет уменьшения поверхности контакта резьбы метчика и нарезаемой детали. Рекомендуются для обработки тонкостенных деталей и при обработке вязких и труднообрабатываемых материалов.
При обработке жаропрочных материалов и титановых сплавов шахматное расположение зубьев на режущей части позволяет без увеличения крутящего момента повысить толщину срезаемого слоя и осуществить резание вне зоны наклепанного слоя.
Метчики-протяжки (рис.28) применяются для нарезания резьб крупного профиля, например трапецеидальных, в сквозных отверстиях. Обработка производится за один проход на токарном станке. Метчик-протяжка отличается повышенной прочностью и жесткостью, т.к. в отличие от обычных метчиков работают не на сжатие, а на растяжение. Это позволяет уменьшать толщину срезаемого слоя за счет увеличения длины режущей части.
Плашка (рис.29) предназначена для нарезания наружной резьбы и представляют собой гайку, сопряженную с нарезаемой резьбой, для чего у плашки прорезаются стружечные канавки и создаются задние углы.
Наружный диаметр плашки D должен обеспечить прочность корпуса (рис.29):
, где
D1 – диаметр на котором располагаются центры стружечных отверстий;
dc – диаметр стружечных отверстий;
Е – размер, обеспечивающий прочность плашки.
Режущая часть (рис.30) выполняется с двух сторон плашки, что повышает срок ее службы. Угол заборного конуса 2φ зависит от обрабатываемого материала и уменьшается с увеличением его прочности. Угол 2 φ может принимать значения от 250 до 900
Длина режущей части
,
где d – наружный диаметр резьбы,
d1 – внутренний диаметр резьбы,
B – величина облегчающая направление плашки в начале работы, В=0,2…0,4 мм.
Передний угол γ задают на внутреннем диаметре резьбы и выбирают в зависимости от обрабатываемого материала, γ =100…300.
Задние углы получают путем затылования по архимедовой спирали на режущей части . Величина затылования , где z - число перьев плашки, зависящее от диаметра резьбы, z = 3…12, α - задний угол, α = 60…90.
Между шириной пера F и шириной просвета C выдерживается соотношение F/C = 0,65…0,8; что обеспечивает прочность и жесткость пера, достаточное пространство для размещения стружки и число переточек, а также направление плашки в работе.
Универсальный метод:
Одним инструментом можно обрабатывать правые и левые резьбы, разные диаметры,
резьба нарезается до самого дна глухого отверстия
Требование к оборудованию: способность перемещения одновременно по трем координатам(xyz)
15
Рис.2 Типы резьбовых резцов
б) < 30
а) 3…40
Рис. 1. Кинематика резания при резьбонарезании
Рис. 4. Резец полного профиля
а) б)
Рис. 3. Резьбовые резцы
Рис.5. Резец неполного профиля
P
h
φ
tp
l1
Рис6. Схема срезания припуска резьбовой гребенкой
Рис.7. Радиальное врезание
Рис.8. Постепенно уменьшаемая глубина врезания
Рис.9. Постоянная глубина врезания
Рис.10. Боковое врезание
Рис.11. Боковое двухстороннее врезание
Рис.13 Геометрия резьбовых резцов
Рис.12 установка резьбовых резцов на станке
А) с разворотом передней поверхности на угол β
В) без разворота передней поверхности.
в)
б)
а)
αп
αл
αли
αлс
αпи
αпс
γп(-)
γл(+)
αлс
αли
αпс
αпи
γп(-)
hр
γл(+)
γ1
hз
γ
dз
D1
dc
γ
F
C
O
O1
t
Рис. 14 Изменение профиля резьбового резца с положительным передним углом.
ис.15 Гаечный метчик с изогнутым хвостовиком
t
φ
t
do
lэ
φ
а1
а
Рис. 16 Конструкция машинного метчика
Рис. 17. Схемы срезания припуска метчиками:
а)
б)
Рис.18 Влияние угла φ на толщину срезаемого слоя
Рис. 20 Форма канавок метчика
Рис. 21 Влияние формы канавки на величину передних углов
Рис. 22 Направление канавок метчика
l1 < lр
l2 = lр
l3 > lр
lр
l2
l3
l1
2
3
1
Мкр
φ
lp
Рис. 19 Зависимость момента резания от соотношения длины резьбы и длины режущей части метчика
Рис. 23 Определение кинематического заднего угла метчиков
В
С
E
X
dx
φ
F
D
D
кк
τx
E
С
к
к
В
X
а) б) в)
Рис. 24 Форма задней поверхности метчика
Рис. 25 Распределение нагрузки между метчиками комплекта
б)
в)
Рис. 26 Бесканавочный метчик
Рис. 27 Метчик с шахматным расположением резьбы
Рис. 28. Метчик-протяжка
Рис.30 Режущая часть плашки
Рис. 29 Резьбонарезная плашка