СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САМОСТОПОРЯЩЕЙСЯ РЕЗЬБЫ Российский патент 2016 года по МПК B23G1/32 F16B39/30 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к механической обработке резьбовых поверхностей с периодическим винтовым профилем для получения соединений с самостопорящими свойствами.

Известен способ ротационного фрезерования резьб, состоящий в том, что заготовке сообщается вращательное движение вокруг ее оси, а фрезе придается вращательное движение резания, при этом фреза подводится к поверхности заготовки и подается в радиальном направлении на глубину врезания с одновременной осевой подачей по шагу резьбы (патент US №6460435, МПК B23G 1/32, B23G 5/18, опубл. 08.10.2002).

Недостатками данного изобретения являются:

1. Способ ориентирован, в основном, на заготовки с круглой конфигурацией типа гильз, колец, труб и т.д., что существенно ограничивает область применения. Использование способа для обработки резьб в корпусных деталях затрудняется необходимостью изготовления специальных базирующих и балансирующих устройств.

2. Способ неприменим для обработки резьб с изменяемой геометрией линии винтового профиля, например резьб с переменным шагом, с периодической и волнистой линией, т.к. в нем отсутствуют необходимые для этого движения рабочие элементы.

Известен также способ орбитального или планетарного фрезерования резьб, суть которого состоит в том, что концевая многониточная резьбовая фреза вводится в отверстие заготовки на полную глубину резьбы, фрезе сообщается вращательное движение резания, затем она подается в радиальном направлении на глубину врезания с одновременной осевой подачей вверх по шагу резьбы и планетарным круговым движением оси отверстия заготовки по двум координатам. После выхода фрезы из отверстия, его ось совмещается с осью фрезы (заявка US №2010260568, МПК В23С 3/32, B23G 5/18, опубл. 14.10.2010).

Недостатком способа по прототипу является его ограниченность стандартными типами резьб. Специальных профилей резьб и резьб с переменной геометрией винтовой линии, к которым относятся самостопорящиеся резьбы, обработать невозможно в силу того, что концевая многониточная фреза ориентирована только на резьбовые отверстия с цилиндрической образующей и постоянным шагом. Кроме того, нет дополнительных движений для реализации обработки резьб с переменной геометрией винтовой линии.

Техническим результатом предлагаемого способа является возможность образования внутреннего резьбового профиля с переменной геометрией винтовой линии резьбы в осевом или радиальном направлении. Такой профиль, в паре с гладким резьбовым профилем охватываемой детали, позволяет получить резьбовое соединение с натягом в форме контакта только по вершинам периодического профиля, а не по всей поверхности, как в соединениях по ГОСТ 4608-81. Данный профиль повышает стопорящие свойства резьбового соединения при меньших крутящих моментах сборки.

Результат достигается тем, что способ получения самостопорящейся резьбы, при котором берут фрезу, совмещают ось фрезы с осью отверстия заготовки, задают фрезе вращение и радиальное смещение на глубину резания с одновременным планетарным движением оси отверстия заготовки по двум координатам, осуществляют продольную подачу фрезы на длину резьбы и отвод фрезы в конце хода от заготовки, отличается тем, что, для формирования в процессе фрезерования внутреннего резьбового профиля с переменной геометрией винтовой линии в осевом или радиальном направлении, для нарезания резьбы применяют однониточную резьбовую фрезу, а продольную подачу осуществляют с наложением на фрезу либо осевых, либо радиальных колебательных движений с амплитудой, равной гарантированному стандартному зазору резьбы заготовки и частотой 3-4 колебания за один планетарный оборот оси заготовки.

Способ отличается также тем, что число осевых или радиальных колебаний фрезы изменяется по глубине резьбы.

Предлагаемый способ получения самостопорящейся резьбы заключается в том, что внутренний резьбовой профиль нарезается однониточной резьбовой фрезой. При этом ось отверстия детали движется по планетарной траектории, а для формирования переменной геометрии резьбового профиля, фреза дополнительно совершает колебания либо в осевом, либо в радиальном направлении. Амплитуда колебаний фрезы равна гарантированному стандартному зазору резьбы заготовки, а частота - 3-4 колебания на один планетарный оборот.

Преимущество предлагаемого способа перед прототипом заключается в том, что в процессе фрезерования формируется внутренний резьбовой профиль с переменной геометрией винтовой линии резьбы в осевом или радиальном направлении. Данный профиль позволяет повысить стопорящие свойства резьбового соединения.

На фиг. 1 представлена схема способа планетарного фрезерования самостопорящейся резьбы. Вначале (фиг. 1а) фреза диаметром d_ф по программе подается в отверстие d_о на глубину нарезания резьбы L_р. Затем (фиг. 1б) включается вращение фрезы с частотой ω. Далее фреза перемещается в радиальном направлении к стенке отверстия для врезания на расстояние

,

где Н - высота профиля резьбы.

После этого включается планетарное движение оси фрезы вокруг оси отверстия с частотой вращения ω_п с одновременной вертикальной подачей фрезы по шагу резьбы S_р, причем по программе на эту подачу накладывают модулирующие колебания в осевом ΔS, либо радиальном направлении.

После нарезания резьбы, ось фрезы по программе совмещается с осью отверстия (фиг. 1в) и удаляется из него в исходное положение на величину Н_и с выключением вращения.

На фиг. 2 представлена программная эмуляция траектории движения режущей кромки фрезы и след резьбы в случае планетарного фрезерования с вертикальной подачей по шагу резьбы, модулированной осевыми колебаниями с амплитудой ΔS.

Сборка и разборка соединения осуществляется известными способами, с использованием стандартных метрических крепежных элементов. В процессе сборки между резьбой крепежного элемента и полученного резьбового профиля возникает сила трения, вызванная переменной геометрией винтовой линии. Поскольку нарезание внутренней резьбы осуществляется с модулирующими колебаниями с амплитудой, равной гарантированному стандартному зазору резьбы заготовки, полученная геометрия резьбового профиля обеспечивает компенсацию зазоров в резьбовом соединении, повышая его стопорящие свойства.

Предложенное техническое решение позволяет получить резьбовой профиль отверстия с переменной геометрией винтовой линии, который обеспечивает стопорящие свойства на уровне соединений с натягом по ГОСТ 4608-8, но при меньшем значении крутящих моментов сборки при использовании крепежных элементов с гладкой стандартной метрической резьбой по ГОСТ 16093-81.

Способ включает совмещение оси фрезы с осью отверстия заготовки, задание фрезе вращения и радиальной подачи на глубину резания с одновременным планетарным движением оси отверстия заготовки по двум координатам, осуществление продольной подачи фрезы, нарезание резьбы и отвод фрезы от заготовки. Для повышения стопорящих свойств получаемых резьбовых соединений используют однониточную резьбовую фрезу, а продольную подачу осуществляют с наложением на фрезу периодических осевых или радиальных колебательных движений с амплитудой, равной зазору в резьбе и частотой 3-4 колебания за один планетарный оборот оси заготовки. Число периодических осевых колебаний или радиальных колебаний могут изменять по длине резьбы отверстия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ нарезания самостопорящейся резьбы, включающий совмещение оси фрезы для нарезания резьбы с осью отверстия заготовки, задание фрезе вращения и радиального смещения на глубину резания с одновременным планетарным движением оси отверстия заготовки по двум координатам, осуществление продольной подачи фрезы на длину резьбы и отвод фрезы от заготовки, отличающийся тем, что в процессе нарезания осуществляют формирование внутреннего резьбового профиля с переменной геометрией винтовой линии в осевом или радиальном направлении с использованием однониточной резьбовой фрезы, а продольную подачу осуществляют с наложением на фрезу осевых или радиальных периодических колебательных движений с амплитудой, равной зазору в резьбе и частотой 3-4 колебания за один планетарный оборот оси заготовки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что число осевых или радиальных периодических колебательных движений изменяют по длине резьбы отверстия.