Типовые схемы обработки винтовых поверхностей

Крепежные и ходовые резьбы, червяки, шнеки и другие винтовые поверхности могут обрабатываться на станках с ЧПУ, имеющих связь между поступательным и вращательным движениями рабочих органов. Эта связь, в отличие от жесткой механической связи на токарно-винторезных станках с ручным управлением, осуществляется синхронизацией движения подачи с вращением шпинделя с помощью установленного на нем датчика углового положения. Принципиально на станках с ЧПУ могут быть реализованы разнообразные схемы перемещения инструмента для нарезания одно- и многозаходных цилиндрических и конических резьб, а также винтов различного профиля с постоянными или изменяющимися по заданному закону шагами винтовых поверхностей.

На токарных станках с ЧПУ резьбы нарезают чаще всего с помощью резцов. Существуют две основные схемы формообразования резьбы резцами: с применением радиального и бокового врезания.

При радиальном врезании инструмент работает в условиях несвободного резания. Стружка формируется одновременно двумя кромками резца, процесс ее образования усложняется, она завивается в спираль, и отвод ее от резца затруднен, так как слои металла, срезаемые обеими кромками, стремятся загибаться по направлению друг от друга. Поэтому такую схему применяют или при нарезании мелких резьб с шагом до 2 мм включительно, или для чистовой обработки профиля резьбы.

Для черновых ходов при нарезании резьб с шагом более 2 мм используют боковое врезание, при котором стружка образуется только одной режущей кромкой резца, что улучшает ее отвод.

Распространено многопроходное нарезание резьбы с большим числом не только черновых, но и чистовых ходов. Число ходов при нарезании метрической треугольной резьбы зависит от ряда факторов, в частности, от материала заготовки, материала инструмента, требований точности и шероховатости.

На токарных станках с ЧПУ можно нарезать как цилиндрические и конические резьбы, так и резьбы, расположенные на торцах, перпендикулярных к оси вращения.

Технологические схемы многопроходной обработки крепежных резьб показаны на рис. 5.8. Их строят исходя из того, что форма резьбового резца соответствует профилю обрабатываемой резьбы. Много-проходная обработка резьб состоит из черновых проходов для выборки резьбовой впадины и чистовых проходов с небольшим припуском или без него. На рис. 5.8, а представлен общий случай радиального перемещения резьбового резца под некоторым углом α к направлению винтовой поверхности. Частными случаями этой схемы являются схемы, которые предусматривают заглубление резца перпендикулярно на­правлению винтовой поверхности (рис. 5.8, б) и вдоль одной из сторон профиля резьбы (рис. 5.8, в, г). По схемам на рис. 5.8, д, е резец перемещается поочередно вдоль обеих сторон профиля резьбы. В схемах на рис. 5.8, а, б при нарезании резьбы участвуют одновременно обе режущие кромки резца, стружка имеет корытообразную форму, что повышает ее жесткость, в результате чего увеличивается нагрузка на резец. Схемы на рис. 5.8, в, г обеспечивают лучшее стружкообразование, но приводят к неравномерному изнашиванию режущих кромок резца. Схемы обработки, показанные на рис. 5.8, д, е, позволяют наряду с удовлетворительным стружкообразованием достигнуть равномерности изнашивания обеих кромок резца. Резьбонарезание по схеме рис. 5.8, е предусматривает образование зазора е между проходами, исключающего трение ненагруженной кромки резца, что повышает стойкость инструмента.

Разделение припуска на черновые проходы является самостоятельной задачей, решаемой с учетом требований к параметрам режима резьбонарезания. Простейшее решение, наиболее часто применяемое на практике — выбор одинаковой глубины резания t на всех черновых проходах: t = h / k, где h — глубина впадины резьбы; к — число черновых проходов. Такое равномерное разделение припуска приводит к увеличению сечения стружки на каждом последующем проходе и следовательно, к увеличению нагрузки на резец. В этом случае допустимую глубину прохода выбирают из условия прочности резца на последнем черновом проходе, а на всех предшествующих проходах резец будет недогружен.

В современных системах, как правило, процесс нарезания резьбы программируется по подпрограммам без подробного проведения резца по точкам.

 

Рис. 5.8. Технологические схемы многопроходной обработки крепежных резьб

 

5.7. ОБОБЩЕННАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПЕРЕХОДОВ
ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ

При технологическом проектировании структуры операций, выполняемых на токарных станках с ЧПУ, могут быть использованы типовые последовательности переходов.

При обработке деталей в центрах можно рекомендовать такую обобщенную последовательность переходов:

1.0 — черновая обработка основных поверхностей, из числа которых первыми обрабатываются поверхности, требующие рабочих перемещений режущего инструмента по направлению к передней бабке;

2.0 — черновая (при необходимости) и чистовая обработка дополнительных элементов, кроме зарезьбовых канавок, канавок для выхода шлифовального круга, резьб и мелких выточек;

3.0 — чистовая обработка основных поверхностей, в том числе: 3.1 — подрезка торца (на первом установе); 3.2 — обработка наружных поверхностей;

4.0 — обработка дополнительных элементов, не требующих черновых переходов.

Количество и типаж инструмента (инструментальная наладка), необходимого для выполнения операций обработки в центрах, зависит от применяемой крепежной оснастки и характера обработки (односторонняя или двусторонняя), а также от числа дополнительных элементов контура обрабатываемой детали.

Для выполнения операций обработки деталей в патроне рекомендуется такая обобщенная последовательность технологических переходов:

1.0 — центрование (выполняется при сверлении отверстий диаметром менее 20 мм);

2.0 — сверление, для ступенчатых отверстий при использовании двух сверл процесс разбивают на два перехода: 2.1 — сверление сверлом большего диаметра (большая ступень); 2.2 — сверление сверлом меньшего диаметра (меньшая ступень);

3.0 — черновая обработка основных поверхностей; 3.1 — подрезка внешнего торца предварительно и окончательно;3.2 — обработка наружных поверхностей; 3.3 — обработка внутренних поверхностей;

4.0 — черновая и чистовая обработка дополнительных элементов контура детали, кроме зарезьбовых канавок для выхода шлифовального круга, резьб и мелких выточек (в тех случаях, когда для черновой и чистовой обработки внутренних поверхностей используют один резец все дополнительные элементы обрабатывают после выполнения чистовых переходов);

5.0 — чистовая обработка основных поверхностей детали, кроме внешнего торца:
5.1 — внутренних поверхностей; 5.2 — наружных поверхностей;

6.0 — обработка дополнительных элементов, не требующих черновой обработки:
6.1 — в отверстиях или на торце; 6.2 — на наружных поверхностях.

Схемы выполнения операций при обработке деталей в патроне и инструментальная наладка зависят от числа дополнительных элементов контура детали и от размеров и формы осевого отверстия.