3.7.2. Шлифование резьб
Шлифование необходимо для обработки точной резьбы в стальных деталях после закалки (твердость выше HRC 40), а также в деталях из труднообрабатываемых жаропрочных сплавов и керамики. Важным достоинством шлифования является низкая шероховатость поверхности резьбы (до Ra = 0,32 мкм). Его используют при изготовлении резьбонарезного и резьбонакатного инструмента, резьбовых калибров, червяков, червячных фрез, ходовых винтов точных передач.
Шлифование однониточным кругом (рис. 3.221, а, б, рис. 3.222) применяют для обработки наружных и внутренних резьб с шагом от 0,5 мм. Обработка выполняется за 2-10 проходов. Меньше проходов требуется для мелких резьб или предварительно сформированных другими методами. Шлифовальный круг, имеющий в сечении профиль резьбы, устанавливают перпендикулярно заготовке рис. 3.221, а) или с наклоном на угол подъема нитки резьбы (рис. 3.221, в). Он вращается со скоростью резания, а деталь получает медленное вращение (круговую подачу) и поступательное движение вдоль своей оси, согласованное с вращательным. Однониточные круги правят одним или двумя алмазными карандашами с помощью специальных приспособлений. Данным способом можно шлифовать резьбы разного профиля и длины с высокой точностью (±5 мкм по среднему диаметру и 2...3 по шагу).
Рис. 3.221. Шлифование резьб:
а, б — однониточными кругами; в — врезное многониточным кругом; г — продольное многониточным кругом
Шлифование многониточными кругами (рис. 3.221, в, г; рис. 3.223) по сравнению с однониточными обеспечивает более высокую производительность, но меньшую точность (15...30 по диаметру и 5...8 мкм по шагу).
Рис. 3.222. Шлифование резьбы однониточным кругом (а) и высокоскоростное шлифование винта кругом из кубического нитрида бора (б)
Рис. 3.223. Шлифование наружной (я) и внутренней (б) резьб
Как и при фрезеровании групповыми фрезами, вследствие параллельности осей круга и заготовки и наличия у круга кольцевых витков, происходит некоторое разбивание профиля резьбы. По этой причине многониточные круги не используют при шлифовании резьб с крупным профилем и большим углом подъема витков. Шлифование резьб многониточным кругом, имеющим кольцевые витки, производят двумя способами: врезным и продольным.
Врезное шлифование резьбы используют при обработке коротких резьб обычно до 40 мм) и деталей с кольцевой нарезкой. При этом сначала производится врезание, примерно за половину оборота заготовки, после чего она для формирования полного профиля резьбы делает один оборот, перемещаясь в продольном направлении на шаг. Ширина шлифовального круга должна на несколько шагов (2-4) превышать длину резьбы.
Продольное шлифование необходимо в тех случаях, когда длина резьбы значительно больше ширины многониточного круга. При обработке шлифовальный круг устанавливают на полную глубину профиля резьбы.
Со стороны врезающегося торца круг правят на конус с углом 5... 10° к оси круга. При продольном движении стола первые гребни шлифовального круга станка выполняют предварительное шлифование, а последующие — окончательное. Этот метод неприменим, если бурты или другие элементы конструкции препятствуют шлифованию на проход.
Резьбы с шагом до 4 мм выгодно шлифовать многониточным кругом по целой заготовке. При больших шагах целесообразно предварительно нарезать резьбу лезвийным инструментом.
Многониточные шлифовальные круги могут иметь винтовые или кольцевые витки. Применение способа шлифования многониточным кругом с винтовыми канавками ограничивается тем, что частоты вращения круга и заготовки должны быть одинаковыми. Станок должен иметь жесткую кинематическую связь между шпинделем шлифовального круга и шпинделем заготовки.
Многониточные круги профилируют накатыванием кольцевой резьбы стальным роликом (при медленном вращении круга) или правящими алмазными.
Для качественного шлифования резьбы необходим правильный выбор круга. Резьбы на деталях из конструкционных легированных сталей шлифуют мелкозернистыми кругами средней твердости на керамической связке со среднеплотной или открытой структурой. Круги для шлифования на проход могут состоять из частей различной структуры и твердости: мягкой пористой для снятия основного металла и твердой плотной — для калибрования. В настоящее время все шире применяют резьбовые круги из сверхтвердых абразивных материалов (алмаза, кубического нитрида бора).
Резьбы шлифуют на резьбошлифовальных станках с устройствами для контроля геометрических параметров. Наибольшее распространение в промышленности получили резьбошлифовальные станки, использующие однониточные круги и многониточные с кольцевыми канавками. В крупносерийном производстве шлифование многониточными кругами с кольцевыми нитками рекомендуется выполнять на бесцентровых станках методом поперечного врезания (для коротких резьб, при наличии бурта) или с продольной подачей.