СПОСОБ НАРЕЗАНИЯ НАРУЖНОЙ ИЛИ ВНУТРЕННЕЙ КОНИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ РЕЗЦОМ Российский патент 2016 года по МПК B23G1/02 

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для изготовления конической резьбы на деталях двухупорного соединения.

Известен способ нарезания резьбы, при котором заготовка вращается, резцу сообщают связанную с ее вращением подачу на шаг, а для повышения качества резьбы и производительности обработки резцу одновременно с подачей на шаг сообщают поперечное врезание в зависимости от величины изменения профиля резьбовой детали в поперечном сечении, причем угол при вершине резца выбирают меньшим угла профиля резьбы (авт. свид. SU 299310 МПК⁶, B23G 1/02, опубл. 1971 г.).

Такой способ нарезания резьбы резцом не обеспечивает получения резьбы с фиксированным расположением резьбовых витков в системе координат деталей, содержащих упорные уступы, что не позволяет использовать такой способ для нарезания резьбы в деталях двухупорного соединения.

Известен способ нарезки конической резьбы (Основные вопросы точности, взаимозаменяемости и технических измерений в машиностроении. Под редакцией д-ра техн. наук проф. А.Н. Гаврилова. - М.: Машгиз, 1958, стр. 278-280, фиг. 3), при котором после нарезки резьбы осуществляют подрезку торца.

Однако ограничение только одного предельного контура - наибольшего для ниппеля и наименьшего для муфты - приводит к тому, что на практике встречаются либо с получением излишнего натяга, либо же с тем, что торцы замкового соединения замыкаются при наличии зазора по среднему диаметру резьбы.

Кроме того, для получения двухупорного соединения требуется срезать на торцах соединяемых деталей припуски, что усложняет изготовление деталей соединения и увеличивает расход металла.

Известен способ нарезания наружной или внутренней конической резьбы резцом на вращающейся заготовке (патент RU 2250155, МПК⁷ B23G1/00, опубл. 2005 г.), при котором обрабатываемую заготовку изготавливают с припуском по наружной (внутренней) цилиндрической поверхности, наносят на нее реперные знаки в выбранной системе координат, устанавливают в приспособление токарного станка в требуемое положение относительно системы координат станка, зажимают, нарезают резьбу на припуске по заданной программе, в плоскости измерения, проходящей через реперный знак, измеряют размер от упорного уступа до контролируемого резьбового витка, сопоставляют с размером настройки, по полученным результатам корректируют положение резца, повторно нарезают резьбу на припуске по заданной программе, повторно измеряют в плоскости измерения размер от упорного уступа до контролируемого резьбового витка, сопоставляют с размером настройки, на основе полученных результатов окончательно корректируют положение резца, окончательно нарезают резьбу в полный профиль, осуществляют перенастройку станка, срезают оставшийся припуск до требуемого контура наружной резьбы, а затем подрезают припуск на упорном уступе (торце) в размер, обеспечивающий свинчивание с ответной деталью с гарантированным натягом с требуемой точностью по углу свинчивания.

Такой способ позволяет нарезать резьбу с фиксированным расположением резьбовых витков в системе координат свинчиваемых деталей и повысить точность по углу свинчивания резьбового соединения деталей только с цилиндрической резьбой. Кроме того, при таком способе требуется срезать припуск по диаметру и на торцах соединяемых деталей, что увеличивает расход металла.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является способ обработки конических резьб трубных муфт (RU 2214320, B23G 1/00, 20.10.2003), предусматривающий нарезание наружной или внутренней конической резьбы резцом на вращающейся заготовке, имеющей конусную поверхность, выполненную с заданным для резьбы натягом, и упорный уступ или торец, и включающий установку заготовки на станок и установку резца на суппорте станка и сообщение ему движения в виде поперечной подачи салазок на глубину резания и продольного перемещения суппорта с подачей, равной шагу нарезаемой резьбы.

Однако при нарезании конической резьбы таким способом не обеспечивается требуемая относительная ориентация соединяемых резьбой деталей, что объясняется относительным разворотом соединяемых деталей из-за наличия отклонения натяга конусов друг по другу.

Технической задачей изобретения является создание способа нарезки наружной или внутренней конической резьбы резцом, при котором обеспечивается требуемая относительная ориентация соединяемых резьбой деталей, упрощение изготовления деталей соединения.

Поставленная техническая задача решается усовершенствованием способа нарезания наружной или внутренней конической резьбы резцом на вращающейся заготовке, имеющей конусную поверхность, выполненную с заданным для резьбы натягом, и упорный уступ или торец, включающий установку заготовки на станок и установку резца на суппорте станка и сообщение ему движения в виде поперечной подачи салазок на глубину резания и продольного перемещения суппорта с подачей, равной шагу нарезаемой резьбы.

Это усовершенствование заключается в том, что на заготовку наносят реперный знак в выбранной системе координат и устанавливают на станке в требуемое положение относительно системы координат станка, устанавливают резец на суппорте станка на расстоянии от основной плоскости резьбы, соответствующем отклонению фактического натяга от номинального расстояния.

Такая установка заготовки и резца позволяет повысить точность обработанной детали за счет компенсации отклонения фактического натяга от номинального размера, что необходимо для обеспечения требуемой относительной ориентации соединяемых резьбой деталей.

Одним из вариантов выполнения способа является вариант, при котором резец устанавливают в продольной плоскости расположения реперного знака на расстоянии от упорного торца заготовки, определяемом из соотношения:

L=l ± Δ,

где l - натяг конуса в виде номинального расстояния от упорного уступа или торца до основной плоскости резьбы,

± - направление компенсации: «+» - фактический натяг больше номинального, «-» - фактический натяг меньше номинального расстояния; Δ - отклонение фактического натяга от номинального расстояния. При втором варианте выполнения способа резец устанавливают в продольной плоскости, расположенной под углом α к продольной плоскости расположения реперного знака, определяемым из соотношения:

,

где t - шаг нарезаемой резьбы.

Направление угла α (компенсация натяга разворотом детали):

- противоположно направлению нарезаемой резьбы на ниппельных конусах с натягом больше номинального и на муфтовых конусах с натягом меньше номинального;

- совпадает с направлением нарезаемой резьбы на ниппельных конусах с натягом меньше номинального и на муфтовых конусах с натягом больше номинального.

При таком варианте повышается точность установки резца за счет большей (в 360°/t раз) величины углового смещения.

Заявляемый способ поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 изображена схема нарезания внутренней резьбы на заготовке с конусной поверхностью, имеющей фактический натяг меньше номинального размера, на фиг. 2 - схема нарезания наружной резьбы на заготовке с конусной поверхностью, имеющей фактический натяг больше номинального размера, на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2.

Предлагаемый способ можно осуществить как на обычном токарном станке, так и на станке с числовым программным управлением. На заготовку 1 (фиг. 1) или 2 (фиг. 2), содержащую упорный уступ 3 или торец 4, наносят реперный знак 5 в выбранной системе координат, устанавливают заготовку 1 или 2 на станок в требуемое положение относительно системы координат станка, устанавливают резец 6 на суппорте станка на заданном расстоянии от упорного уступа 3 или торца 4. Заготовку 1 или 2 вращают, резцу 6 сообщают необходимые движения в виде поперечной подачи салазок на глубину резания и продольного перемещения суппорта с подачей, равной шагу нарезаемой резьбы. Резьбу нарезают на заготовке 1 или 2 с конусной поверхностью 7 или 8 соответственно, выполненной с заданным для резьбы натягом l и заданным размером А между упорными торцами, а резец 6 устанавливают на расстоянии L от основной плоскости 9 резьбы, с учетом отклонения Δ фактического натяга от номинального расстояния. При первом варианте выполнения способа резец 6 устанавливают в продольной плоскости 10 расположения реперного знака 5. При втором варианте выполнения способа резец устанавливают в продольной плоскости 11, расположенной под углом α к продольной плоскости 10 расположения реперного знака, определяемым из соотношения: ,

где

Δ - отклонение фактического натяга от номинала;

t - шаг нарезаемой резьбы, что повышает точность установки резца 4.

Позицией 12 обозначена номинальная конусная поверхность.

Предлагаемым способом осуществили нарезку внутренней резьбы на заготовке 1 и наружной резьбы на заготовке 2 деталей ведущей бурильной трубы ⌀171 мм (□140 мм), выполненной с заданным для резьбы натягом l=15,875 мм и заданным размером А=128 мм между упорными торцами резьбовой части с конусностью 1:6 на токарном станке СА983Ф10С32. Заготовки 1 и 2 вращали со скоростью 54 м/мин, резцу 6 сообщали необходимые движения в виде поперечной подачи салазок на глубину резания от 0,6 мм до 0,1 мм и продольного перемещения суппорта с подачей, равной шагу нарезаемой резьбы 6,35 мм. При нарезании резьбы на муфте заготовка имела натяг по конусу 15,975 мм. Резец устанавливали с учетом имеющегося отклонения фактического натяга от номинального размера гладких конусов в продольной плоскости 11, расположенной под углом к продольной плоскости 10 расположения реперного знака. При нарезании резьбы на ниппеле заготовка имела натяг по конусу 16,025 мм и резец устанавливали с учетом имеющегося отклонения фактического натяга от номинального размера гладких конусов в продольной плоскости 11 под углом к продольной плоскости 10 расположения реперного знака 5 на ниппельной резьбе. После обработки получили детали с конической резьбой, обеспечивающей требуемый натяг в резьбовом соединении и относительную ориентацию соединяемых резьбой деталей, при которой грань многогранника одной детали трубы является продолжением грани многогранника другой детали соединения.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет упростить нарезание резьбы и снизить расход металла за счет использования заготовки с заданным для резьбы натягом и заданной длиной резьбовой части, а также повысить точность готовой детали за счет компенсации отклонения фактического натяга от номинального размера, что необходимо для обеспечения требуемой относительной ориентации соединяемых резьбой деталей.

Способ предназначен для осуществления на обычном токарном станке и на станке с ЧПУ. На заготовку, содержащую торец, наносят реперный знак в выбранной системе координат, устанавливают на станок в требуемое положение относительно системы координат, устанавливают резец на суппорте станка на заданном расстоянии от торца. Вращают заготовку, а резцу сообщают необходимые движения в виде поперечной подачи салазок на глубину резания и продольного перемещения суппорта с подачей, равной шагу нарезаемой резьбы. Резьбу нарезают на заготовке с конусной поверхностью, выполненной с заданным для резьбы натягом, а резец устанавливают на расстоянии от основной плоскости резьбы с учетом отклонения Δ фактического натяга от номинала. Достигается упрощение нарезания резьбы, снижается расход металла и повышается точность готовой детали за счет компенсации отклонения фактического натяга от номинала, что необходимо для обеспечения требуемой относительной ориентации соединяемых резьбой деталей. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ нарезания наружной или внутренней конической резьбы резцом на вращающейся заготовке, имеющей конусную поверхность, выполненную с заданным для резьбы натягом, и упорный уступ или торец, включающий установку заготовки на станок и установку резца на суппорте станка и сообщение ему движения в виде поперечной подачи салазок на глубину резания и продольного перемещения суппорта с подачей, равной шагу нарезаемой резьбы, отличающийся тем, что на заготовку наносят реперный знак в выбранной системе координат и устанавливают на станке в требуемое положение относительно системы координат станка, при этом резец устанавливают на суппорте станка на расстоянии от основной плоскости резьбы, соответствующем отклонению фактического натяга от номинального расстояния.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что резец устанавливают в продольной плоскости расположения реперного знака на расстоянии L от упорного уступа или торца, определяемом из соотношения:
L=l±Δ,
где l - натяг конуса в виде номинального расстояния от упорного уступа или торца до основной плоскости резьбы;
± - направление компенсации: «+» - фактический натяг больше номинального, «-» - фактический натяг меньше номинального расстояния;
Δ - отклонение фактического натяга от номинального расстояния.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что резец устанавливают в продольной плоскости, расположенной под углом α к продольной плоскости расположения реперного знака, определяемым из соотношения:

где t - шаг нарезаемой резьбы.