8.6 Резьбонакатные станки

Резьбонакатные станки делят по виду накатного инструмента. Накатным инструментом могут быть два резьбовых ролика, резьбовой ролик и сегмент, плоские плашки, резьбовой ролик и кольцевая плашка. Накатывание резьбы плашками более производительный, но менее точный процесс по сравнению с накатыванием резьбы роликами.

Профиленакатной двухроликовый полуавтомат модели А9518 предназначен для накатывания резьб различного профиля, мелкомодульных червяков, рифлений и калибровки тел вращения. Цикл работы станка полуавтоматический или автоматический, подача заготовок осуществляется вручную. Станок может быть оснащен загрузочным устройством и превращен в автомат.

Движения в станке:

- главное вращательное движение шпинделей накатных роликов;

- движение поперечной подачи подвижной накатной головки;

- вспомогательные наладочные движения узлов станка.

Кинематическая схема станка мод А9518 представлена на рис.229.

Цепь главного движения. Шпиндели V и VII накатных роликов 1 и 2 подвижной 21 и неподвижной 22 головок приводятся во вращение от электродвигателя М через вариатор 19, или (при специальном исполнении станка) девятискоростную коробку (рис.229, б). Движение от вариатора к шпинделю V подвижной накатной головки передается по следующей цепи: шлицевый вал III, червячная пара z1/z2 , цилиндрическая зубчатая передача z3/z4. Цепь привода шпинделя VII неподвижной накатной головки несколько иная: червяк z5 получает вращение не непосредственно от шлицевого вала III, который свободно проходит в его отверстии, а от фрикционной муфты, одна полумуфта 16 которой жестко связана со шлицевым валом, а другая 17 - через эластичную муфту 18 с червяком z5. Далее от червяка к шпинделю неподвижной головки движение передается по такой же цепи, что и к шпинделю подвижной головки, т. е. червячное колесо z6 и цилиндрическую зубчатую пару z7/z8.

Цепь подачи. Плавное перемещение подвижной накатной головки, необходимое для постепенного сближения осей роликов 1 и 2 до полного профилирования резьбы, и быстрый ее отвод в исходное положение осуществляется с помощью гидропривода.

Настройка и наладка станка. Устанавливают требуемую частоту вращения шпинделей накатных роликов с помощью переключения вариатора или блоков зубчатых колес в коробке скоростей. Закрепляют на шпинделях резьбонакатные ролики и монтируют поддерживающие кронштейны. Совмещают резьбонакатные ролики по торцу и заходу. Совмещение роликов по торцу производят смещением шпинделя вдоль оси с помощью рукоятки 3, вращение которой вызывает перемещение рычага 4 и шпинделя.

Для совмещения роликов по заходу необходимо одному из шпинделей (в данном случае шпинделю неподвижной головки) сообщить независимый поворот на некоторый угол с помощью рукояток 5 и 6. Поворотом рукоятки 6 вала 7 с эксцентриком 10 отклоняют вилку 12, которая через гайку 13, ось 14 и опорную втулку 11 сжимает тарельчатую пружину 15 и освобождает от осевой силы фрикционную муфту, разрывая тем самым кинематическую связь вала III с червяком z5. Вращением рукоятки 5 можно через коническую зубчатую пapу z9/z10 повернуть на необходимый угол полумуфту 17 и связанный с ней червяк z5, который передает движение червячному колесу z6, зубчатой паре z7/z8 и, наконец, шпинделю VII с накатным роликом 2. После поворота шпинделя VII на требуемую величину рукоятку 6 возвращают в исходное положение. С рукояткой 6 связан кулачок 8, воздействующий на конечный выключатель 9 и предотвращающий возможность включения станка во время совмещения роликов по заходу.

Регулируемым упором устанавливают величину поперечного хода подвижной накатной головки. Включив станок в режим «Наладки», проверяют его работу сначала на холостом, а затем и на рабочем ходу.

Цикл работы станка включает установку заготовки, подвод накатного ролика подвижной головки к заготовке, постепенное выдавливание полного профиля резьбы роликами при непрерывной подаче подвижной накатной головки, калибрование резьбы без подачи подвижной головки, быстрый отвод подвижной головки в исходное положение и снятие со станка накатанной детали.

Резьбонакатной автомат модели А2522, рабочим инструментом в котором служат ролик и сегмент, предназначен для накатывания резьб различного профиля.

Движения в станке: главное вращательное движение — шпинделя резьбонакатного ролика (профиль резьбы на заготовке формируется постепенно при прокатывании ее между роликом и сегментом, имеющим заборную и калибрующую части), вспомогательные движения в станке связаны с настройкой и наладкой его, а также с работой механизма загрузки.

Кинематическая схема станка приведена на рис.230.

Главное вращательное движение шпиндель IV с резьбонакатным роликом 4 получает от электродвигателя M1 через клиноременную передачу d1/d2, шкив с предохранительной фрикционной муфтой, зубчатую коробку 1, цилиндрическую зубчатую пару a/b и червячную передачу z7/z8. Коробка скоростей позволяет сообщить шпинделю три различные частоты вращения. Сегмент 3 установлен в опоре 2 и вместе с ней неподвижно закреплен на коробке скоростей.

Подача заготовок к ролику и сегменту осуществляется загрузочными устройствами. Заготовки засыпают в лоток и попадают в бункер 10, который приводится во вращение от электродвигателя М2 через червячную пару 6 и ролики 11. При вращении бункер лопатками захватывает заготовки, а затем сбрасывает их на направляющие линейки 12, которые служат для ориентации заготовок. Те заготовки, которые оказались несориентированными, возвращаются отбойной звездочкой 9 в бункер. Отбойная звездочка получает вращение от двигателя М2 через клиноременную 7 и зубчатую 8 передачи. Для увеличения скорости перемещения заготовок по направляющим линейкам к зоне накатывания в загрузочном устройстве предусмотрен специальный вибратор 13 механического типа, приводимый электродвигателем МЗ. Подача заготовки в зону накатывания осуществляется толкателем 15, который совершает возвратно-поступательное движение под действием пружины 16 и рычага 14, приводимого в движение кулачком 5. Кулачок установлен на шпинделе и имеет столько выступов, сколько заготовок накатывается за один оборот шпинделя. Станок комплектуется несколькими сменными кулачками с одним -шестью выступами.

Настройка и наладка станка. Рукояткой на коробке скоростей устанавливают требуемую частоту вращения шпинделя.

На шпиндель 5 (рис.231) станка надевают резьбонакатной ролик 1, который связан со шпинделем торцовыми шпонками 6; затем устанавливают регулировочные кольца 7, кулачок 2 и закрепляют гайками 3. На верхний конец шпинделя монтируют быстросъемную опору 4,повышающую жесткость шпиндельного узла.

В зависимости от диаметра накатываемой резьбы устанавливают определенный зазор между накатным роликом 1 и сегментом 2 (рис. 232). Этот зазор регулируют перемещением опоры 4, в которой сегмент закреплен четырьмя планками 3. Опоры в двух взаимно - перпендикулярных направлениях перемещают с помощью трех винтов 6 и связанных с ними клиньев 5. Опору c сегментом на коробке скоростей фиксируют окончательно двумя винтами 7. В зависимости от размеров накатываемых заготовок регулируют расстояние между направляющими линейками 12 (рис. 232) и расстояние отбойной звездочки до линеек.

Резьбонакатной автомат модели А2423А предназначен для накатывания резьбы плоскими плашками. Кинематическая схема резьбонакатного автомата мод. А2423А показана на рис.233.

Движения в станке:

- главное возвратно-поступательное движение ползуна с плоской плашкой (вторая плоская плашка неподвижна);

- вспомогательные движения в станке связаны с его настройкой и наладкой, а также с работой механизма загрузки.

Главное возвратно-поступательное движение ползун 2 с плоской плашкой 1 получает от регулируемого электродвигателя M1 постоянного тока через клиноременную передачу d1/d2, муфту-тормоз 4, зубчатую пару z1/z2, кривошипный диск 11 и шатун 13, связанный с ползуном. Перемещением кривошипного пальца 12 в диске регулируют величину хода ползуна.

Заготовки из бункера к плашкам подают с помощью специального привода, состоящего из электродвигателя М2, вариатора 5, червячного редуктора 6, предохранительной муфты 7 и цепной передачи 8 с толкателями 9.

Толкатели перемещают заготовки по наклонным линейкам 10 к накатным плашкам. В тот момент, когда подвижная накатная плашка окажется в крайнем правом положении, заготовка питателем 3 досылается в рабочую зону. Подвижная плашка при движении влево увлекает за собой заготовку, которая прокатывается между плашками и приобретает резьбовой профиль.

Питатель, досылающий заготовку в рабочую зону, получает движение от кулачка 14, действующего на ползушку с питателем через рычаг 15. Движение к кулачку 14, установленному на валу IV, передается с вала I через две пары зубчатых колес z1/z2 z4/z5.

Резьбонакатные головки

Резьбонакатные головки могут применяться на токарных и сверлильных станках, станках-автоматах и станках с ЧПУ, давая возможность обработать резьбу на любой детали, которую можно закрепить на данном станке, с высокой производительностью.

Существуют три основных типа резьбонакатных головок - аксиальные, радиальные и тангенциальные.

Аксиальными головками предпочтительнее накатывать резьбу на полых деталях (так как для этого способа характерны наименьшие радиальные силы), деталях большой длины или больших диаметров, сложной конфигурации и т. д. Головки применяют на автоматических линиях, на универсальном и специальном оборудовании практически любого вида и даже при работе вручную.

В зависимости от того, сообщается главное вращательное движение заготовке или инструменту, осевые головки могут быть вращающимися или невращающимися. Вращающиеся головки устанавливают в шпинделях сверлильных или агрегатных станков, автоматов и автоматических линий, а невращающиеся — в револьверных головках токарных станков.

По конструкции аксиальные (осевые) головки (рис.234) могут быть раскрывающимися и нераскрывающимися, универсальные и с регулируемым углом наклона роликов. Накатывание резьбы нераскрывающимися осевыми головками производится с реверсированием шпинделя. Вследствие наличия реверсирования способ малопроизводителен. Кроме того, наличие обратного хода головки при вывинчивании приводит к снижению стойкости резьбонакатных роликов и ухудшению качества накатанной резьбы. Накатывание самораскрывающимися головками является более производительным и чаще применяется на производстве.

Аксиальные резьбонакатные головки оснащены, как правило, тремя, реже четырьмя или шестью, резьбонакатными роликами. Ролики имеют на периферии кольцевые шлифованные витки, а так же заборную и калибрующую части. Ролики установлены в головке под углом, примерно равным углу подъема накатываемой резьбы, вызывая тем самым перемещение детали или накатной головки на один шаг резьбы при полном обороте ролика. Поскольку ролики перемещаются вдоль детали в осевом направлении, с помощью осевых головок можно накатывать сколь угодно длинные резьбы, а также резьбы на несбалансированных деталях.

Другим преимуществом осевых головок является возможность обрабатывать как неподвижную деталь при вращающейся головке, так и вращающуюся деталь при жестко закрепленной головке. Благодаря этому головки являются универсальными: они могут устанавливаться на продольном суппорте, в револьверной головке, на шпинделе или на задней бабке простых токарных станков, вертикально- и радиально сверлильных станков, одно- и многошпиндельных станков-автоматов, револьверных станков, гидрокопировальных станков, станков с ЧПУ, специальных станков, автоматических линий, резьбонарезных станков, специальных резьбонакатных станков.

При накатывании резьбы головками рекомендуется использовать принудительное движение подачи (причем подача численно равна шагу резьбы) до момента захвата заготовки накатными роликами, т. е. на длине двух-трех ниток, а затем движение подачи отключают и поступательное движение головки происходит вследствие сцепления резьбы роликов с резьбой заготовки (самозатягивание).

Для накатывания резьб вручную выпускались нераскрывающиеся аксиальные резьбонакатные головки (резьбонакатные плашки) типа НП (рис.235) и НПТ (для трубной резьбы, отличаются большим числом роликов).

В центральном отверстии корпуса 1 резьбонакатной плашки типа НП установлена втулка 2, имеющая на фланцевой части зубчатый венец, находящийся в зацеплении с зубчатыми венцами осей 3. Ось 3 представляет собой валик, у которого с одной стороны нарезан зубчатый венец, а с другой имеется эксцентрично расположенная шейка и буртик. На эксцентричной шейке на иглах располагается накатывающий ролик 4, удерживаемый от осевых смещений буртиком оси.

Со стороны зубчатого венца ось 3 удерживается шайбой 5, закрепляемой винтом 6. Центральная втулка 2 имеет два окна (разрез А-А), сквозь которые проходят винты 7, устанавливаемые в корпусе 1 и упирающиеся с двух сторон в перемычку втулки 2, образованную окнами. Отпуская один винт 7, и ввинчивая другой, можно поворачивать центральную втулку 2 вокруг оси и тем самым, благодаря зацеплению зубчатых венцов, поворачивать оси 3. Поворот осей 3 вызывает изменение положения эксцентричной шейки оси 3 относительно центра плашки. Изменение положения эксцентричной шейки с сидящим на ней накатывающим роликом происходит одновременно у всех трех роликов, поэтому в плашке регулируется просвет между роликами, а следовательно, регулируется и диаметр накатываемой резьбы. Так как при сборке плашки важно, чтобы все три эксцентричные оси занимали одинаковое положение относительно центра плашки, то зубчатые венцы имеют особое исполнение. В центральной втулке 2 в трех равномерно распределенных по окружности местах один зуб отсутствует. Соответственно у осей 3 в зубчатом, венце имеется один сдвоенный зуб, который и вводится в расширенную канавку центральной втулки. Эта конструктивная особенность исключает неправильную сборку плашки, предотвращая возможные неполадки при работе и упрощая пользование плашкой.

Радиальные резьбонакатные головки (рис.237) разработаны для использования на большинстве типов станков, включая токарные станки. Радиальные головки отличаются очень высокой производительностью обработки. После установки радиальной головки в исходное положение и перевода рукоятки управления в рабочее положение обработка резьбы происходит за один оборот роликов. С помощью радиальных накатных головок можно проводить обработку коротких резьб, обработку резьб на маленьком вылете, обработку резьбы за буртиками, обработку конических резьб, выглаживание и формовку. Ширина обрабатываемого профиля ограничена шириной роликов.

Радиальные резьбонакатные головки работают по двум основным схемам. Наибольшее распространение нашли головки, у которых радиальная подача осуществляется конструктивным способом, за счет применения роликов, имеющих некруглую (затыловынную) заборную часть. Данные головки оснащаются двумя или тремя затылованными роликами. Заготовке сообщается вращение (круговая подача). Под действием сил трения между роликами и заготовкой роликам сообщается главное вращательное движение. Межцентровое расстояние между роликами остается постоянным.

Радиальные головки данного типа бывают двух основных типов: двух- и трехроликовые. Двухроликовые радиальные накатные головки (рис.237, а), оснащены двумя роликами, которые перемещаются снаружи к центру заготовки перпендикулярно плоскости оси. Эти головки предназначены для применения на всех видах станков (простых токарных станках, одно- и многошпиндельных станках-автоматах, револьверных станках, гидрокопировальных станках, станках с ЧПУ, специальных станках, автоматических линиях, резьбонарезных станках, сверлильных станках, специальных накатных станках). Устанавливаются на горизонтальную каретку, револьверную головку или верхний суппорт. Подача осуществляется в радиальном направлении благодаря определенной геометрии роликов. Работают при неподвижной головке и вращающейся детали. Радиальные накатные головки формируют резьбу, перемещаясь по оси заготовки. Резьба накатывается за один оборот роликов.

У радиальных резьбонакатных головок с технологическим заданием радиального обжатия формирование резьбы на заготовке осуществляется путем радиального перемещения цилиндрических резьбонакатных роликов в направлении оси заготовки. Так, например, у головок модели 234-SA (рис.237) радиальное перемещение ползунов с установленными в них роликами осуществляется натяжением закрепленной в них кольцевой цепи путем поворота кулачков с натяжными роликами. Основным недостатком радиальных резьбонакатных головок с технологическим заданием радиального обжатия является необходимость наличия механизма привода радиальной подачи роликов.

Тангенциальными головками накатывают цилиндрическую и коническую, правую и левую резьбу на станках токарной группы на любом участке заготовки, в том числе за буртом. Привод роликов осуществляется от контакта с вращающейся заготовкой. При накатывании происходит незначительное осевое перемещение роликов относительно заготовки, поэтому ролики в корпусе должны иметь осевой зазор. Головку крепят на поперечном суппорте. Наибольшее распространение получило накатывание двухроликовыми тангенциальными головками (рис.236). Тангенциальные резьбонакатные головки оснащены двумя встречно расположенными роликами с винтовой нарезкой, направление которой должно быть противоположно направлению накатываемой резьбы, и с числом заходов, обеспечивающим равенство углов подъема витков на роликах и заготовке, перемещающимися к заготовке под углом 90 градусов к оси. Число заходов выбирают от двух до шести в зависимости от шага.

Оси роликов параллельны оси заготовки. Вследствие наличия сил, изгибающих заготовку, область применения такого способа ограничена длиной резьбы, а также вылетом заготовок. В начальный рабочий момент ролики своей наружной поверхностью касаются заготовки. Во время подачи на врезание в тангенциальном направлении формируется резьба. Процесс формирования заканчивается, когда оси роликов находятся на одной линии с осью детали. Для этого требуется, как правило, от 15 до 30 оборотов детали.

Тангенциальные накатные головки пригодны для использования на большинстве типов станков. Для работы этих головок требуется соответственно дополнительное движение подачи (для станков без ЧПУ управляемое специальным кулачком). Основным преимуществом этих головок является возможность бокового врезания в деталь с последующим накатыванием. Для работы головки деталь должна вращаться, а головка быть смонтирована жестко на станке. С помощью тангенциальных накатных головок можно проводить обработку очень коротких резьб; обработку резьб на маленьком вылете; обработку конических резьб; выглаживание и формовку. Ширина обрабатываемого профиля ограничена шириной роликов.

Тангенциальные резьбонакатные головки бывают с синхронным (для точных резьб) и несинхронным (для резьб невысокой точности) вращением роликов.

Кроме того, допуская, что концентричные канавки являются резьбой с бесконечно большим углом подъема, приходим к выводу о возможности накатывания рифлений, дорожек и подобных элементов конструкции. При этом не имеет значения, является ли накатка прямой, винтовой, правой или левой или двойной. Поверхности цилиндрических деталей могут быть накатаны накатными роликами, а концы труб могут быть обсажены профильными роликами. На цилиндрических деталях также можно с помощью накатки наносить маркировку с использованием любых символов.

Процесс накатывания не накладывает ограничений на размеры и форму заготовки. Естественно, при этом деталь должна быть корректно установлена и зажата, и накатная головка должна находиться в определенном исходном положении. Во многих случаях можно выбрать между неподвижной головкой и вращающейся деталью или неподвижной деталью и вращающейся головкой.

На прутковых станках можно также накатывать резьбы за буртиками (например, на штуцерах) перед отрезкой детали от прутка. Если станок оснащен устройством непрерывной подачи прутка, то можно накатывать резьбы неограниченной длины. Во многих случаях возможно накатывание резьбы на трубах. При накатывании тонкостенных труб применяются внутренние оправки.

Скорости накатывания резьб достаточно высоки. При этом, скорость накатывания треугольных резьб выше, чем скорости обработки трапецеидальных резьб, поскольку в последнем случае необходимо перемещать больше материала. Для разных видов резбонакатных головок существуют различные зависимости между скоростью, диаметром резьбы, подачей, скоростью вращения роликов и временем обработки. Для радиальных головок рекомендуется скорость 20-60 м/мин, время обработки очень мало, так как накатывание осуществляется за один оборот роликов.

Для тангенциальных головок скорость 20-80 м/мин, требуется дополнительный управляемый привод подачи головки, время обработки больше, так как требуется от 15 до 30 оборотов заготовки на операцию накатывания и от 5 до 7 оборотов заготовки на ускоренный отвод головки.