РЕЗЬБОНАКАТНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ НАКАТЫВАНИЯ НАРУЖНЫХ КОНИЧЕСКИХ РЕЗЬБ Российский патент 2010 года по МПК B21H3/04 B24B39/04 

Изобретение относится к технологии машиностроения, к производству резьбонакатного инструмента, оснастки и способам формообразования резьб пластическим деформированием, в частности к формообразованию наружных конических резьб накатыванием.

Известен способ накатывания наружной конической резьбы двумя или тремя одинаковыми коническими роликами с углом конуса, равным углу конуса накатываемой резьбы, с параллельными осями роликов и заготовки [1]. Ширина роликов равна длине накатываемой резьбы. Ролики получают главное вращательное движение и радиальное движение подачи. Заготовка получает вращение от роликов за счет сил трения. Часть ролика меньшего диаметра при этом формирует участок резьбы наибольшего диаметра и наоборот.

Недостатком резьбонакатных роликов является то, что в процессе накатывания из-за разности касательных скоростей витков резьбы роликов и заготовки возникает значительное проскальзывание их относительно друг друга, что приводит к повышенному износу роликов. Касательные скорости витков резьбы ролика и заготовки в данном случае равны только в центре ролика (в среднем осевом сечении). В направлении его части с большим диаметром касательная скорость витков резьбы ролика линейно увеличивается, а касательная скорость витков резьбы, формируемой им на заготовке, уменьшается, что приводит к проскальзыванию их относительно друг друга. В направлении части ролика с меньшим диаметром касательная скорость витков резьбы ролика линейно уменьшается, а касательная скорость витков резьбы, формируемой им на заготовке, увеличивается, что также приводит к проскальзыванию. Максимальной величины проскальзывание достигает у торцов ролика. Разность касательных скоростей возникает вследствие непропорциональности диаметров ролика диаметрам формируемых ими участков резьбы заготовки на всех участках накатываемой конической резьбы, кроме среднего осевого сечения.

Задачей изобретения является повышение стойкости роликов при накатывании наружных конических резьб путем обеспечения равенства касательных скоростей витков роликов и заготовки по всей длине накатываемой резьбы.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого резьбонакатного инструмента для накатывания наружных конических резьб пластическим деформированием, содержащего два или три одинаковых конических ролика с резьбой и углом конуса φ_P, выполненных с возможностью установки их осей под углом φ+φ_P к оси вращения заготовки в продольном сечении с обеспечением накатки частью ролика, имеющей наибольший диаметр, наибольшего диаметра резьбы заготовки, а частью ролика, имеющей наименьший диаметр, наименьшего диаметра резьбы заготовки, при этом угол конуса роликов φ_P определен по формуле

где k_P - количество заходов резьбы роликов;

k_d - количество заходов резьбы на заготовке;

φ - угол конуса накатываемой резьбы, град.

Особенности конструкции и работы предлагаемых роликов поясняются чертежом.

На чертеже изображена схема наладки накатывания наружной конической резьбы предлагаемым резьбонакатным инструментом, состоящим из двух резьбонакатных роликов.

Предлагаемый инструмент, состоящий из двух или трех резьбонакатных роликов, предназначен для накатывания наружных конических резьб, например, на валах. Коническим накатным роликам сообщают вращательные движения n_p и движения радиальной подачи s_p, а заготовка вращается за счет сил трения, причем накатывание производится двумя или тремя одинаковыми коническими роликами 1 с углом конуса φ_P, определяемым по формуле

где k_P - количество заходов резьбы роликов;

k_d - количество заходов резьбы на заготовке;

φ - угол конуса накатываемой резьбы.

Оси вращения накатных роликов 1 установлены под углом (φ+φ_р) к оси вращения заготовки в продольном сечении таким образом, что часть ролика наибольшего диаметра накатывает наибольший диаметр резьбы заготовки и, соответственно, часть ролика наименьшего диаметра накатывает наименьший диаметр резьбы заготовки.

Равенство касательных скоростей витков роликов и заготовки достигается путем применения схемы накатывания со скрещивающимися осями роликов и заготовки, как показано на чертеже. Накатывание резьбы производится двумя или тремя одинаковыми коническими роликами 1. Накатные ролики 1 получают главное вращательное движение n_p и радиальное движение подачи s_p от механизма привода резьбонакатного станка (на схеме не показан). Заготовка 2 получает вращение от роликов 1 за счет сил трения.

Средний диаметр резьбы D_2P ролика 1 в центральном осевом сечении, находящемся на расстоянии В/2 от торцов, определяется по формуле

где d₂ - средний диаметр резьбы заготовки в центральном осевом сечении, мм;

k_p и k_з - количество заходов резьбы ролика и заготовки соответственно;

В - высота накатных роликов, мм.

Количество заходов резьбы на ролике определяется из конструктивных соображений, в частности исходя из характеристик используемого резьбонакатного станка.

Угол конуса роликов выбирается таким образом, чтобы обеспечить пропорциональность диаметров роликов диаметрам формируемых ими участков резьбы заготовки, и рассчитывается по формуле

Ширина роликов определяется по формуле

Ролики 1 при накатывании устанавливаются таким образом, что их части с наибольшим диаметром 3 накатывают часть с наибольшим диаметром резьбы на заготовке 4, а наименьшие части 5 соответственно - наименьший диаметр резьбы на заготовке 6.

Оси вращения роликов 1 перекрещиваются в продольном сечении с осью заготовки 2 под углом (φ+φ_р).

Поскольку за счет сил трения ролики сообщают заготовке вращение со скоростью, пропорциональной отношению диаметров роликов и заготовки

касательные скорости витков роликов и накатываемых ими участков резьбы заготовки будут равны. В частности, для части ролика с большим диаметром будет выполняться равенство

Предлагаемая конструкция роликов может быть реализована на двух- и трехроликовых резьбонакатных станках, имеющих возможность поворота шпинделей.

Пример. На модернизированном двухроликовом резьбонакатном полуавтомате UPW 25 обрабатывалась заготовка детали «заглушка» с наружной конической резьбой по ГОСТ 633-80 шагом 2,54 мм, изготовленная из стали 45. Угол конуса резьбы составлял 1°47', а угол конуса роликов 5°21'. Скорость накатывания составляла V_з=30 м/мин, а скорость радиальной подачи - S_p=0,1 мм/об. Испытаниями установлено, что размеры накатанной резьбы стабильны и соответствуют требуемому квалитету точности, стойкость роликов в 1,6 раза выше стойкости роликов при накатывании подобной резьбы традиционным способом [1].

Предлагаемая конструкция резьбонакатного инструмента, состоящего из двух или трех конических резьбовых роликов, позволяет избежать проскальзывания витков роликов относительно заготовки и повысить стойкость резьбонакатного инструмента.

Источники информации

1. Писаревский М.И. Новый инструмент для накатывания резьб и шлицев. Л.: Машиностроение, 1966, с.59, 60.

2. Патент РФ 1750764 А, МПК В21Н 3/04. Резьбонакатный инструмент для накатывания наружных конических резьб пластическим деформированием. 30.07.1992.

Изобретение относится к технологии машиностроения, а именно к резьбонакатному инструменту для формообразования наружных конических резьб накатыванием. Резьбонакатный инструмент содержит два или три одинаковых конических ролика с резьбой и углом конуса φ_P. Конические ролики выполнены с возможностью установки их осей под углом φ+φ_P к оси вращения заготовки в продольном сечении. Конические ролики выполнены с обеспечением накатки частью ролика, имеющей наибольший диаметр, наибольшего диаметра резьбы заготовки, а частью ролика, имеющей наименьший диаметр, наименьшего диаметра резьбы заготовки. При этом угол конуса роликов φ_P определен по формуле:

где k_P - количество заходов резьбы роликов, k_d - количество заходов резьбы на заготовке, φ - угол конуса накатываемой резьбы, град. В результате отсутствует проскальзывание витков роликов относительно заготовки и повышается стойкость резьбонакатного инструмента. 1 ил.

Резьбонакатный инструмент для накатывания наружных конических резьб пластическим деформированием, содержащий два или три одинаковых конических ролика с резьбой и углом конуса φ_P, выполненных с возможностью установки их осей под углом φ+φ_P к оси вращения заготовки в продольном сечении с обеспечением накатки частью ролика, имеющей наибольший диаметр, наибольшего диаметра резьбы заготовки, а частью ролика, имеющей наименьший диаметр, наименьшего диаметра резьбы заготовки, при этом угол конуса роликов φ_P определен по формуле

где k_P - количество заходов резьбы роликов;
k_d - количество заходов резьбы на заготовке;
φ - угол конуса накатываемой резьбы, град.