Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 0

Накатка резьбы: технологии и специфические особенности

Как сделать что-то самому, своими руками – сайт домашнего мастера

Сих помощью можно украсить гладкие поверхности точёных деталей, например крышку коробочки. Мы выбрали коробочку для демонстрации работы трёх инструментов.

Каждый инструмент оставляет на древесине характерный узор, слегка меняющийся в зависимости от твёрдости и плотности древесины, положения и способа подачи инструмента, рельефа поверхности и других факторов.

Вишня, орех, клён и другие породы, широко применяемые в токарном деле, отлично подходят для этого метода обработки, и большая часть таких инструментов показывает лучшие результаты на торцевых поверхностях изделий.

Не бойтесь экспериментировать! Если получившийся узор вам не нравится, просто сделайте поверхность снова гладкой, слегка обточив её резном, и попробуйте другие варианты.

Технические характеристики. Роликовые плашки.

Роликовые плашки JBO предназначены для деформируемых материалов с минимальной деформацией 8% и прочностью ок. 900 N/mm2.

Подготовка заготовки

Обрабатываемая заготовка должна быть ориентирована на диаметр предварительной обработки. Этот диаметр по причине различия прокатываемого материала является контрольным значением и будет, если необходимо, постепенно увеличен до той степени, пока профилю резьбы будет полностью придана законченная форма. Последующее увеличение диаметра может повредить инструмент вследствие перегрузки

Обращайте должное внимание на допуски внешнего диаметра резьбы

Фаска заготовки должна быть после обработки 15-20°, для лучшего накатывания. Фаска и диаметр предварительной обработки должны вращаться без биения.

Канавка на конце резьбы может быть выполнена с углом а до 30°. При прямоугольной канавке происходило бы выкрашивание резьбовых роликов и поэтому прямоугольная канавка должна бы была размещена после резьбовых роликов.

Резьба Ø предварительной обработки Контрольное значение
M1 0,80
M1,2 1,00
M1,4 1,16
M1,6 1,31
M1,7 1,42
M1,8 1,52
M2 1,67
M2,2 1,84
M2,3 1,98
M2,5 2,13
M2,6 2,25
M3 2,60
M3,5 3,03
M4 3,46
M4,5 3,93
M5 4,39
М6 5,25
М8 7,08
М2,5×0,35 2,22
M3x0,35 2,72
М3,5х0,35 3,22
M4x0,35 3,72
М4х0,5 3,60
М5х0,5 4,60
М6х0,5 5,60
М7х0,5 6,60
М8х0,5 7,60
M6x0,75 5,43
M7x0,75 6,43
M8x0,75 7,43
М8х 1 7,25
M10x1 8,25

Скорость обработки

Мы рекомендуем скорость обработки от 20 до 50 м/мин. Цветные металлы обрабатываются в верхнем диапазоне скорости резания, автоматные стали в среднем и сложно поддающиеся обработке в нижнем диапазоне. Необходимым условием является достаточное количество масла для смазки и охлаждения режущего инструмента.

Роликовые плашки JBO снабжены роликами с вальцованным профилем.

При помощи роликов с вальцованным профилем достигается более точный профиль резьбы и более высокая точность шага. Кроме того, вальцованный профиль оказывает положительное влияние на срок службы роликов (в случае материала, сложно поддающегося обработке).

Руководство по установке передвижных резьбовых роликов RSV при помощи держателя роликов RSV 2 до 10.

  1. Положить ролики на держатель (подставку), раскрутить гайку до той степени, пока ролик будет отцентрирован и свободно прилегает. Закрутить контргайкой.
  2. Внешний диаметр заготовки установить на диаметр предварительной обработки (контрольное значение), прокрутить резьбу, проверить диаметр резьбы.
  3. При корректировке размеров прежде установить диаметр резьбы при помощи гайки. Затем установить внешний диаметр резьбы посредством изменения диаметра предварительной обработки, при этом следовать методу указанному в пункте «Подготовка заготовки» (см. выше).

Особенности процесса накатывания

Технология относится к разновидностям поперечной накатки, но в данном случае упор делается на использование роликов применительно к цилиндрическим заготовкам. Метод также ориентируется на принципы выдавливания винтового профиля, что позволяет мягче формировать резьбу, придерживаясь технического задания до мельчайших размерных показателей. К особенностям же процесса накатки резьбы можно отнести следующее:

  • Отсутствие разрушения внутренней структуры металлической заготовки. Это относится также к коррозийностойким, жаропрочным и специальным видам сталей. Именно мягкое деформационное воздействие исключает нежелательные процессы избыточного давления на металл.
  • Происходит упрочнение наружных слоев заготовки, а также увеличивается нагрузочная способность элемента.

К этим преимуществам стоит добавить и характеристики самого винтового профиля. Вследствие скольжения накатки рельефная поверхность обретает оптимальные показатели твердости и шероховатости с микроструктурой, благоприятной для контакта с текстурой прилегающих поверхностей.

Технология накатки резьбы

Резьба формируется в результате пластических деформаций металла. Инструмент с большим усилием вдавливается в тело заготовки, сталь выдавливается во впадины.

Для накатывания применяются следующие инструменты и приспособления:

  • Ролики. Могут использоваться два или три приспособления, имеют осевую, радиальную или тангенциальную подачу.
  • Резьбонакатные головки. Сложное по конструкции, но высокопроизводительное оборудование. Ограничение – длина резьбы не может превышать ширину роликов головки.
  • Плоские плашки. Самое простое в изготовлении оборудование, длина резьбы не ограничивается. Применяются для создания метизов диfметром от 25 мм.
  • Ролик-сегмент. Довольно сложные приспособления, позволяют получать соединения и высокой точностью параметров.
  • Безстружечные метчики. Применяются редко из-за недостаточных параметров по качеству поверхности резьбы.

С точки зрения металлообработки, прокатка резьбы считается одним из способов холодной ковки – заготовка попадает между штампами. Пластическая деформация имеет прямую зависимость от максимального процента удлинения (пластичности) и текучести металла. Накатывать резьбу можно лишь на заготовках из сплавов с коэффициентом удлинения ≥ 12%. Еще один фактор, оказывающий влияние на возможность накатывания резьбы – твердость. Значение зависит от микроструктуры материала.

Устройство и параметры накатных роликов

Ролики накатные – диски цилиндрической формы, изготовленные из легированных марок сталей, на поверхности которых имеется определенного вида резьба или витки кольцевого типа. Размеры ролика накатного типа зависят от следующих факторов:

  • вида накатываемой резьбы (одно- или многозаходная);
  • способа накатывания (тангенциальный, осевой, радиальный);
  • применяемого резьбонакатного оборудования (полуавтомат, автомат, головка).

Тангенциальный способ накатывания является высокопроизводительным и выполняется подачей роликов в количестве двух штук, при этом каждый из них имеет свою окружную скорость, с одинаковой скоростью или в специальных центрах. Различают ролики накатные цилиндрического и затылованного типа. У последних, помимо элементов заборного и калибрующего типа, имеется еще и сбрасывающий элемент, что ускоряет процесс нарезания и делает возможным обработку одновременно 2 заготовок или нанесения ее с двух сторон. Осевой способ накатки применяют при необходимости накатать резьбу на заготовку большой длины. Самым распространенным способом накатки является радиальный. При этом ролики цилиндрической формы используются для накатки наружной и внутренней резьбы. Они должны соответствовать требованиям ГОСТ 9539-72. Чаще всего используются изделия с посадочными отверстиями 45, 54, 63 или 80 мм.

Материалом для изготовления накатного инструмента служат стали, в составе которых хром, ванадий, молибден и другие тугоплавкие элементы: Х12М, Х6ВФ, Х12Ф1, 6Х6В3МФС, Р18, Р6М5, Р18. При этом твердость поверхности должна быть в пределах 58÷61 HRC. Ролик накатный выдерживает давление до 1400 МПа, при этом точность изготовления составляет 0,1 мм.

Основные параметры изделия следующие:

  • диаметр внешнего профиля резьбы, указываемый в мм;
  • диаметр внутренний по впадинам;
  • угол профиля в градусах;
  • ширина;
  • размеры паза – ширина и глубина;
  • шаг и длина резьбы.

Виды накатывания

Различают два вида накатки:

Формообразующая используется для формирования зубьев на валах или колесах, шкал на деталях или сетчатой структуры на поверхности. Этот метод называется еще зубонакаткой. Насечку рисунка можно отнести к этой категории или отдельной. Небольшие, очень жесткие инструменты с рельефной поверхностью наносят узор на металлическую поверхность.

Упрочняющая используется для повышения износостойкости, прочности. В процессе обработки на поверхности детали формируется наклеп, улучшающий эксплуатационные качества изделия. Таким образом обрабатывают втулки, валы, шестеренки и другие детали.

Накатка резьбы это метод получения резьбы холодным деформированием поверхности заготовки. При накатывании резьбы не образуется стружка, потому что канавка продавливается инструментом. Выполняются работы плоскими плашками, затылованными роликами, резьбовыми сегментами и другими инструментами. Используются токарные станки, револьверные, резьбонакатные механизмы. Таким методом получают резьбу на заготовках из мягких сплавов, небольшие зубья, канавки, выступы.

Главные отличия технологий

Как видно из приведенной информации, не все типы резьбовых соединений можно создавать накатыванием. Кроме того, резьбонакатка и резьбонарезка имеют значительные отличия по экономическим показателям. 

  1. Производительность. По этой характеристике резьбонакатка превосходит резьбонарезку. Процесс накатки легче полностью автоматизировать, крепеж изготавливается без влияния человеческого фактора.

  2. Экономическое обоснование. Сложность изготовления и дороговизна приспособлений окупается только в случае больших объемов производства. Еще один плюс – накатка позволяет экономить до 30% металла, что в настоящее время очень важный фактор. 

  3. Качество. Однородность и гладкость накатанной резьбы намного выше, чем нарезной. 

  4. Технологичность. При накатывании необходимое качество получается с первого прохода, дополнительные операции по доводке не требуются. 

На решение о выборе метода изготовления резьбы оказывает влияние и материал заготовок. Надо иметь в виду, что стали, из которых хорошо катается резьба, очень плохо подходят для ее нарезания и наоборот. 

Во время прокатки меняется структура металла, что приводит к увеличению значений усталостной прочности (на 50–75%, износостойкости, возрастает предел текучести и прочность на растяжение. Именно по прочности на растяжение рассчитываются нагруженные болтовые соединения. 

В среднем для нарезания качественной резьбы требуется десять проходов, накатка делается за один цикл. Кроме того, в 8–9 раз возрастает скорость подачи заготовки, а это влияет на производительность станков. 

Еще одно отличие – диаметры заготовок. Прокатка может выполняться на заготовках с небольшим диаметром. Для нарезки минимальный диаметр не менее 15 мм, при меньших значениях значительно ухудшается качество. Что касается больших диаметров, то нарезать можно любые размеры. А с накатыванием существуют ограничения по максимальному диаметру, причина – очень высокая сложность и дороговизна изготовления штампов. 

Накатывание резьбы при производстве болтов

При производстве болтов для ответственных соединений изготовление резьбы чаще всего осуществляется накатыванием. Ответственными, например, являются  для энергетики, нефтегазовой отрасли и химической промышленности.

Накатывание — Стадии и схемы накатывания

Накатывание резьбы болтов и шпилек — технологический процесс формирования резьбы на заготовке путем её упруго-пластической деформации специальным инструментом (роликами, плашками и т. п.). Накатывание резьбы является разновидностью обработки металлов давлением.

Температура накатывания резьбы при производстве болтов

В зависимости от

  • механических характеристик материалов заготовки,
  • инструментов,
  • энергетических возможностей резьбонакатного оборудования

накатка резьбы болтов может осуществляться:

  • при нормальной температуре или 
  • повышенной температуре, в условиях сверхпластичности
  • и в других режимах.

Под действием внешних сил происходит деформация материала заготовки болта, следовательно, стоит учитывать зависимость перемещения материала заготовки в зависимости от времени.

Основные характеристики накатывания резьбы на крепеж:

  1. физический параметр изготовления резьбы болтов — радиальное упругопластическое или остаточное перемещение витков инструмента в теле заготовки (или соответствующая ему радиальная нагрузка на заготовку при накатывании),
  2. технологический параметр накатывания резьбы при производстве болтов — продолжительность процесса накатывания.

Процесс накатывания

Процесс накатывания резьбы болтов роликами происходит в две стадии:

  • выдавливание (участок AB на рисунке 1);
  • калибрование (участок BC на рисунке 1).

Скорость внедрения инструмента при выдавливании может быть определена радиальной подачей — величиной радиального перемещения на один оборот заготовки резьбового крепёжного изделия:

Sr = /dn.

Эксперименты говорят о том, что при небольшой радиальной подаче при накатке резьбы на болты или шпильки образуются канавки на вершинах витков резьбы (рисунок 2, а), которые постепенно исчезают или закатываются, образуя радиальные складки.

Пот накатывании с накатывании с большей радиальной подачей деформация распространяется на всю толщину витка, вызывая равномерный подъём металла каждого обжатого участка (рисунок 2, б). Подъём металла при этом пропорционален радиальной нагрузке на заготовку и, как следствие, глубине внедрения витков инструментов в заготовку. Выдавливание заканчивается после реализации:

  1. заранее установленного радиального внедрения (перемещения) витков инструмента в тело заготовки болта или
  2. достижения установленного значения радиальной нагрузки на заготовку болта (сила накатывания). 

При дальнейшем движении (качении или вращении) заготовки болта происходит калибрование полученной резьбы (участок ВС на кривой 1 см. рисунок 1) при незначительном радиальном внедрений инструментов в тело заготовки.

Продолжительность выдавливания при изготовлении резьбы болтов и шпилек определяется:

  • конструктивными параметрами (например, высотой профиля резьбы) и 
  • физическими параметрами (упругопластическими характеристиками материала заготовки, скоростью деформации).

Длительность калибрования, напрямую определяющая точность резьбы болтов и шпилек, может задаваться производителем болтов свободно.

Для исключения накатывания резьбы в заполненном контуре и предотвращения раздавливания заготовки при больших усилиях используют упор, который ограничивает максимальное перемещение подвижного ролика и воспринимает излишнюю нагрузку.

Преимущества использования метчиков Centertap

Прочность резьбы. Накатка резьбы с помощью инструмента Centertap осуществляется посредством пластического деформирования, не прерывая «направление волокон». Это обеспечивает повышенные прочностные показатели и поверхностную твердость резьбы, позволяет использовать такие элементы в ответственных узлах и соединениях.

Увеличение шероховатости. Бесстружечные метчики Centertap выглаживают материал детали при накатке резьбы. Это позволяет увеличить надежность соединений, которые образуются с помощью крепежей, изготовленных по технологии пластичной деформации.

Стабильность и экономичность. Отсутствие стружки при накатке резьбы с помощью Centertap повышает стабильность технологического процесса, снижает себестоимость (по сравнению с нарезкой).

Универсальность. Инструмент для накатки резьбы Centertap может применяться и в сквозных, и в глухих отверстиях, глубина которых может быть большей, чем для нарезного оборудования. Это заметно расширяет сферу их применения.

Высокий эксплуатационный ресурс. У бесстружечных метчиков Centertap он выше, чем у нарезного инструмента. Описываемый инструмент также имеет увеличенную прочность, что обусловлено более значительным диаметром сердцевины. Это снижает риск поломки инструмента при накатке резьбы, а для заказчиков означает снижение расходов на обновление и ремонт металлообрабатывающего оборудования, минимизацию простоев производства.

Экономичность. Применение инструмента для накатки резьбы Centertap позволяет снизить расходы СОЖ, поскольку данная технология допускает использование распыления. Кроме этого, экономичность достигается за счет отсутствия необходимости в утилизации стружки.

Инструменты и монтаж на станках

Стружка при этом процессе не образуется, т. к. канавка продавливается специальным инструментом. Для токарной накатки применяются следующие приспособления:

  • разнообразные ролики;
  • зубчатые накатники;
  • универсальные накатники;
  • стандартные шарики
  • накатывание резьбы и другие инструменты;

Составляющими первого приспособления являются накатной ролик и державка. С помощью такого средства выполняют разные по узору формы рифлений на деталях. Державка со вставленным в нее роликом, так выглядит это приспособление. Эта снасть бывает двусторонней и односторонней, все зависит от выполняемых рифлений. Прямой узор делают однороликовым приспособлением.

А вот сетчатую форму можно получить, используя двусторонний аппарат. Накатные токарные ролики делают из инструментальных марок стали, имеющих соответствующий гост. Рисунок рифлений на них выполняется на фрезерном станке. Зубчатые накатники токарные один из самых распространенных вариантов нарезки цилиндрической шестерни, можно сделать своими руками. Используя такие приспособления за один проход можно получить нужное изделие.

Универсальная накатка для токарного станка – этой снастью можно выполнять нарезку резьбы, насечки, риски и другие операции на заготовках цилиндрической и конической формы. Своими руками ее также можно сделать из стали или латуни. Самодельная державка делается из шестигранника. Резьбы по способу накатывания получают холодным деформированием верхнего слоя заготовки с помощью плоских плашек, резьбовых сегментов и других средств.

Применяя метод холодной токарной накатки, получают резьбы на поделке из мягкого сплава, канавки и малые зубья. Обработка большого числа деталей для нарезания резьбы, при котором используется резец, не дает преимуществ. Это объясняется тем, сменные пластины изготовлены с ограниченной глубиной. Для получения нужного результата резец должен выполнить несколько проходов, как этого требует ГОСТ.

Перед началом работы поделку очищают металлической щеткой, а в ходе обработки систематически смазывают машинным маслом. Самодельная и заводская державка устанавливается в том месте, где крепится резец, вылет при этом должен быть минимальным. Порядок работы заключается в том, что накатник подводится вплотную к заготовке ручной или автоматической подачей роликами вдавливается в обрабатываемую плоскость на определенную глубину.

Скорость обработки зависит от того какой используется резец и материал заготовки.

Видео-инструкция по изготовлению приспособления для накатки на токарном станке своими руками

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Накатывание — внутренняя резьба

Метчик бесстружечный.

Накатывание внутренних резьб выполняется в глухих и сквозных отверстиях в гайках, корпусных и тонкостенных деталях. Так как прочность и жесткость инструмента ниже, чем при наружном накатывании, пластичность обрабатываемого материала должна быть выше, а прочность меньше.

Метчик бесстружечный.

Накатывание внутренних резьб диаметром от 1 до 36 мм осуществляется бесстружечными метчиками, а большего диаметра — накатными головками. Резьбы диаметром 100 мм и более вначале нарезают резцом или фрезой и в подготовленное таким образом отверстие ввинчивают головку для накатывания резьбы.

Накатывание внутренней резьбы можно производить на горизонтально-фрезерном станке, снабдив его специальным приспособлением для передачи вращения накатываемой заготовке.

Заборная часть плашек.

Накатывание внутренней резьбы в цветных металлах, пластичных и труднообрабатываемых материалах производят метчиками-накатниками ( выдавливающими метчиками) при относительном вращении и осевом перемещении инструмента и заготовки с подачей, равной шагу s мм / об. Инструмент представляет собой закаленный винт, снабженный заборным конусом с полным профилем резьбы. В поперечном сечении он имеет сферический треугольник или иную фигуру со скругленными вершинами или выступами, образованными с помощью кулачка в процессе шлифования резьбы. Встречаются твердосплавные и сборные выдавливающие метчики-головки с вращающимися роликами.

Накатывание внутренней резьбы в глубоких отверстиях, а также в заготовках из твердых материалов, когда имеют место большие усилия, производится методом осевой подачи ( фиг. В этом случае ролику сообщается одновременно с вращением осевая подача.

Накатывание внутренней резьбы в глубоких отверстиях, а также в заготовках из твердых материалов, когда имеют место большие усилия, производится методом осевой подачи ( фиг. В этом случае ролику сообщается одновременно с вращением осевая подача. Ролики для накатывания с осевой подачей могут иметь несколько витков, часть которых сошлифована по спирали ( фиг.

Накатывание внутренней резьбы осуществляется на вертикально-сверлильных агрегатных станках и станках токарной группы. Раскатники ( рис. 92) состоят из заборной, калибрующих частей и хвостовика. На заборной части резьба коническая с полным профилем. С целью снижения величины крутящего момента раскат-ники диаметром свыше 5 мм следует снабжать смазочными канавками по всей длине рабочей части на нерабочих участках профиля. Число канавок соответствует числу граней.

Накатывание внутренней резьбы в глубоких отверстиях, а также в заготовках из твердых материалов, когда имеют место большие усилия, производится методом осевой подачи ( фиг. В этом случае ролику сообщается одновременно с вращением осевая подача. Ролики для накатывания с осевой подачей могут иметь несколько витков, часть которых сошлифована по спирали ( фиг.

Для накатывания внутренней резьбы диаметром более 100 мм предварительно прорезают резьбу метчиком или фрезеруют на резьбо-фрезерном станке, а затем накатывают головкой с тремя роликами, которые ввинчиваются в заготовку. В такой головке ролики имеют кольцевые канавки; ось ролика смещена на угол подъема резьбы каждый предыдущий ролик смещен относительно последующего на 1 / 3 шага резьбы.

Для накатывания внутренней резьбы диаметром более 100 мм предварительно нарезают резьбу метчиком или фрезеруют на резьбофрезерном станке.

Скорость накатывания внутренней резьбы: для цветных металлов и их сплавов и18 — 20 м / мин; для углеродистых конструкционных сталей и12 — 16 м / мин.

Процесс накатывания внутренней резьбы разработан в Харьковском филиале научно-исследовательского института химического машиностроения. Сущность этого процесса заключается в следующем ( фиг.

Накатка плашками

Данная технология, напротив, успешно применяется на метизных производствах при серийном выпуске крепежных изделий с обычной точностью. Применение плоских плашек отличается высокой производительностью, при этом требуя подключения простого по своему устройству оборудования. Это обеспечивает и надежность рабочего процесса, и универсальность при изготовлении разных по типоразмеру деталей. Например, диапазон диаметров под накатку резьбы в данном случае будет составлять 1,7-33 мм. Максимум по длине резьбы составит 100 мм, а шаговый отступ находится в рамках 0,3-3 мм. Из негативных сторон применения плашек можно назвать низкие показатели твердости деталей, поскольку оснастка работает только с материалами, предел прочности которых не превышает 900 МПа. С другой стороны, плашки специальных модификаций дают возможность выполнения накатки на самонарезающихся шурупах и винтах за один резьбовой проход.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации