Точение конических поверхностей и Нарезание резьб

Цель работы: знания характеристик конических и резьбовых поверхностей, технологических методов обработки конусов и нарезания резьб, основ наладки токарно-винторезного станка на обработку конических поверхностей и нарезание резьб резцами; умения выбирать метод токарной обработки конической поверхности в зависимости от её размеров, настраивать станок на обработку конической поверхности и на нарезание резьбы резцом; первичные навыки точения конических поверхностей и нарезания метрической резьбы на токарно-винторезных станках.

Общие сведения о конических поверхностях

Наряду с цилиндрическими деталями в машиностроении получили широкое распространение детали с коническими поверхностями, например, токарные центры (см. рис. 1.11, б, в), свёрла, зенкеры, развёртки (см. рис. 1.23), переходные втулки.

Конус представляет собой геометрическое тело, поверхность которого получается вращением прямой линии (образующей), расположенной наклонно к оси вращения тела.

Точка пересечения образующей с осью конуса называется вершиной, а плоскости, перпендикулярные к его оси — основаниями. Различают полный и усечённый конусы. Полный конус расположен между основанием и вершиной, усечённый — между двумя основаниями (большим и меньшим).

Конус характеризуется следующими элементами: диаметрами большего D и меньшего d оснований, длиной ℓ, уклоном или углом уклона a/2 между образующей и осью, конусностью и углом конуса a между противоположными образующими.

Конусностью называют отношение разности диаметров двух поперечных сечений конуса к расстоянию между ними. Уклон — отношение разности радиусов двух поперечных сечений конуса к расстоянию между ними.

Для характеристики полного конуса достаточно знать два элемента: диаметр основания и длину; для усечённого конуса — три элемента: диаметры большего и меньшего оснований и длину. Вместо одного из указанных элементов может быть задан уклон, угол уклона a/2или конусность. В этом случае для определения недостающих размеров пользуются формулами.

Для машиностроительной промышленности стандартами предусмотрен ряд конусов, которые принято называть нормальными. Среди них наибольшее распространение получили: инструментальные конусы Морзе семи номеров (от 0 до 6) с конусностью примерно 1:20; конусы отверстий насадных развёрток и зенкеров с конусностью 1:30; конусные отверстия под конические штифты с конусностью 1:50, конусные отверстия для конических резьб, конусность которых равна 1:16.

При изготовлении конических поверхностей, также как и цилиндрических, необходимо выдержать все требования, предъявляемые к точности обработки: размеры, правильную форму, заданное расположение к другим поверхностям детали и шероховатость в соответствии с техническими условиями рабочего чертежа. Особое требование, характерное для таких поверхностей, — точность формы в продольном направлении, которая обеспечивается прямолинейностью образующей конуса и расположением её к оси под нужным углом уклона.

Получение конических поверхностей на токарном станке выполняют следующими способами (см. работу 1.1): широким резцом проходного типа, поворотом верхних салазках суппорта и методом смещения корпуса задней бабки (см. рис. 1.9). В работе 1.1 представлены основы наладки токарного станка на обработку конических поверхностей этими методами.

При всех способах точения конических поверхностей резцы следует устанавливать строго на уровне высоты центров станка. В противном случае возможен брак, так как образующая конуса может получиться криволинейной.

Годность конических поверхностей изделия можно определять поэлементно или комплексно. Первый метод применяют преимущественно при изготовлении конусов невысокой точности. В этом случае каждый элемент конической поверхности измеряют отдельно штангенциркулем, угломером или проверяют шаблоном. Для измерения углов уклона a/2 или конуса a пользуются универсальным угломером. Он предназначен для измерения наружных углов в пределах от 0 до 180°.

Комплексным методом пользуются при изготовлении деталей с точными сопрягаемыми коническими поверхностями. Такую проверку выполняют коническими калибрами-втулками и пробками, позволяющими определить точность одного из диаметров и формы конуса. При проверке конического отверстия калибр-пробку вводят в отверстие детали легким нажимом руки. Если диаметр конуса выполнен в пределах допуска, торец детали должен располагаться между контрольными рисками калибра.

Степень взаимного прилегания поверхностей отверстия и калибра проверяют методом «на краску». Для этого на коническую поверхность калибра карандашом наносят три продольные риски по окружности примерно на равном расстоянии. Затем калибр конической частью плотно вводят в коническое отверстие и проворачивают. По характеру истирания рисок судят о годности детали. Форма конической поверхности считается правильной, если риски истираются равномерно по длине. Точность наружного конуса проверяется калибром-втулкой аналогично.

При изготовлении конических поверхностей могут возникать следующие характерные виды брака.

1. Отклонение от прямолинейности образующей конуса. Причины: установка вершины резца выше или ниже линии центров станка.

2. Действительная конусность не соответствует допустимым пределам. Причины: неточный поворот верхних салазок или копирной линейки на угол уклона конуса; неправильное смещение корпуса задней бабки; разная длина заготовок; неправильная установка углового резца.

3. Неверные диаметры конуса при правильной конусности. Причины: неточная длина конического участка детали, ошибки при отсчёте установки резца на размер по лимбу. В некоторых случаях такой вид брака можно исправить подрезкой торца детали.

4. Увеличенная шероховатость конической поверхности. Причины: неправильно выбрана подача резца или его геометрические параметры, износ режущего инструмента.

Общие сведения о резьбах

Резьба представляет собой винтовую канавку опредёленного профиля, прорезанную на цилиндрической или конической поверхности. На токарных станках резьбу выполняют посредством двух согласованных движений — вращения заготовки и поступательного перемещения режущего инструмента вдоль её оси (см. рис. 1.7).

Применяемые резьбы делят на ряд групп:

по расположению — на наружные и внутренние;

по назначению — на крепёжные и ходовые;

по форме исходной поверхности — на цилиндрические и конические;

по направлению винтовой линии — на правые и левые; у правых резьб винтовая канавка имеет направление по ходу часовой стрелки (если смотреть с торца детали), у левых — наоборот.

по форме профиля — на треугольные, прямоугольные, трапецеидальные, круглые;

по числу заходов — на одно- и многозаходные.

Резьбовая поверхность определяется пятью основными элементами и их размерами: тремя диаметрами — наружным d, внутренним d_в,средним d_ср (для гайки они соответственно обозначаются через D, D_в, D_ср); шагом р; углом профиля a.

Действующими стандартами предусмотрены следующие виды крепёжных резьб с треугольным профилем:

метрические, дюймовые, трубные.

Метрическая резьба — основной вид крепёжной резьбы, применяемый в отечественном машиностроении. Все размеры резьб этой группы выражены в миллиметрах, угол профиля равен 60°.

Дюймовые резьбы имеют размеры, выраженные в дюймах, шаг резьбы характеризуется числом ниток на 1 дюйм, угол профиля составляет 55 °.

Трубные резьбы предназначены для соединения трубопроводов. Они отличаются от дюймовой резьбы более мелким шагом и имеют закруглённые вершины профиля.

На станках токарной группы для изготовления резьб используют разнообразный режущий инструмент: резцы, метчики, плашки, гребёнки, резьбонарезные головки. Чаще всего для этой цели используют резьбовые резцы, метчики и плашки.

Плашки применяют для выполнения наружных резьб треугольного профиля на деталях, к которым не предъявляют высоких требований по соосности резьбы с другими поверхностями. Аналогичную область использования имеют и метчики, но они нарезают только внутренние резьбы.

Резьбовыми резцами выполняют в основном резьбы крупных размеров, резьбы повышенной точности или строго соосные с другими поверхностями детали. Будучи универсальным, этот способ в то же время малопроизводителен. Поэтому им следует пользоваться лишь в случаях, когда другие способы изготовления резьб применить нельзя.

У резцов для наружных и внутренних резьб угол профиля и форма вершины должны строго соответствовать аналогичным характеристикам резьб.

Диаметр стержня под резьбу уменьшают примерно на 0,1 шага по сравнению с наружным диаметром. В начале резьбового участка протачивают небольшую фаску для притупления захода винтовой канавки.

Диаметр сверла под внутренние метрические резьбы определяют по формуле d_св = D – р.

Для прочих крепёжных резьб диаметр сверла находят по соответствующим таблицам справочников.

Для выхода резца в конце нарезаемого участка делают канавку шириной 2–3 шага резьбы и глубиной немного больше высоты профиля резьбы. В некоторых случаях при выполнении резьбы на болтах и других деталях канавки не делают, а в конце каждого рабочего хода резец быстро отводят назад, получая при этом участок недорезанной по глубине профиля резьбы, называемый сбегом резьбы.