RU2505383C1 - Device for internal thread cutting - Google Patents
Device for internal thread cutting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2505383C1 RU2505383C1 RU2012134156/02A RU2012134156A RU2505383C1 RU 2505383 C1 RU2505383 C1 RU 2505383C1 RU 2012134156/02 A RU2012134156/02 A RU 2012134156/02A RU 2012134156 A RU2012134156 A RU 2012134156A RU 2505383 C1 RU2505383 C1 RU 2505383C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tap
- thread
- cutting
- cutters
- hub
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии машиностроения к обработке металлов давлением и резанием, в частности к изготовлению оснастки и инструмента для комбинированного формообразования внутренних резьб пластическим деформированием - накатыванием и тонким растачиванием с использованием импульсной нагрузки на инструмент.The invention relates to mechanical engineering technology for the processing of metals by pressure and cutting, in particular to the manufacture of tooling and tools for the combined shaping of internal threads by plastic deformation - rolling and thin boring using a pulse load on the tool.
Известен метчик с открытым контуром для изготовления резьбы методом пластической деформации, снабженный участками с замкнутым контуром и стружечными канавками, образующими участки, работающие методом снятия стружки, при этом стружечные канавки расположены на всей рабочей части, а участки с замкнутым контуром выполнены на части ширины пера, начинающейся у режущей кромки и составляющей примерно 0,15-0,2 D, где D - номинальный диаметр метчика [1].Known tap with an open circuit for the manufacture of threads by plastic deformation, equipped with sections with a closed circuit and chip grooves forming sections working by chip removal, while the chip grooves are located on the entire working part, and sections with a closed circuit are made on part of the width of the pen, starting at the cutting edge and approximately 0.15-0.2 D, where D is the nominal diameter of the tap [1].
Известная конструкция метчика отражает прогрессивную тенденцию концентрации операций, однако не использует всех возможностей повышения точности обработки, вытекающей из физической сущности растачивания металла при его пластической деформации.The known design of the tap reflects a progressive trend of concentration of operations, but does not use all the possibilities to increase the accuracy of processing resulting from the physical nature of metal boring during its plastic deformation.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей изготовления крупных трапецеидальных, упорных и др. внутренних резьб на заготовках из материалов с пониженной пластичностью путем повышения глубины упрочнения комбинированной деформирующережущей обработки, где режущая обработка служит для удаления разрушаемого волнообразованием при пластическом деформировании наиболее дефектного поверхностного слоя, повышение степени упрочнения и снижение высоты микронеровностей обрабатываемой поверхности, используя импульсную нагрузку при передачи крутящего момента на метчик, позволяющую увеличить контактную выносливость, производительность, КПД и снизить энергоемкость процесса.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of manufacturing large trapezoidal, thrust and other internal threads on workpieces from materials with reduced ductility by increasing the depth of hardening of the combined deformation-saving treatment, where the cutting treatment is used to remove the most defective surface layer that is destroyed by wave formation during plastic deformation, increasing the degree of hardening and reducing the height of the microroughness of the treated surface using momentum a significant load when transmitting torque to the tap, which allows to increase contact endurance, productivity, efficiency and reduce the energy consumption of the process.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого устройства для внутреннего резьбонакатывания крупной резьбы методом пластической деформации, состоящее из метчика с открытым контуром и участками, работающими методом снятия стружки, и привода вращения метчика, при этом внутренний диаметр резьбы метчика на участке заборного конуса меньше внутреннего диаметра, установленного ГОСТом, на удвоенную величину дефектного поверхностного слоя, образующегося на вершине витка накатываемой резьбы, при этом участки, работающие методом снятия стружки, снабжены резцами, установленными на последнем витке заборного конуса и первом витке калибрующей части, и формируют плоскосрезанную вершину профиля накатываемой резьбы, а режущие кромки располагают в зоне образования волны пластически деформируемого металла с возможностью полного срезания волны, при этом метчик имеет продольное центральное отверстие и поперечные отверстия с возможностью принудительной подачи смазочно-охлаждающей жидкости под давлением в зону резания на переднюю поверхность резцов, кроме того, устройство привода вращения метчика снабжено обгонной муфтой, состоящей из обоймы, ступицы и роликов, при этом ступица жестко закреплена на шпинделе привода, а обойма подвижно на подшипниках установлена на ступице и снабжена наклонными к продольной оси шлицами, расположенными на наружной поверхности, которые взаимодействуют с наклонными шлицами шлицевого отверстия втулки, охватывающей обойму и по скользящей посадке установленной в корпусе привода на направляющих шпонках, с возможностью возвратно-поступательного движения, позволяющее импульсно увеличивать скорость вращения шпинделя под действием импульсной продольной силы и пружины сжатия.The problem is solved using the proposed device for internal thread rolling of large threads by the method of plastic deformation, consisting of a tap with an open circuit and sections operating by chip removal, and a drive for rotating the tap, while the internal diameter of the thread of the tap in the section of the intake cone is less than the internal diameter established GOST, by twice the value of the defective surface layer formed on the top of the thread thread, while the sections working by the removal method the chips are equipped with cutters mounted on the last turn of the intake cone and the first turn of the calibrating part, and form a flat-cut top of the rolled thread profile, and the cutting edges are placed in the wave formation zone of the plastically deformable metal with the possibility of complete cutting of the wave, while the tap has a longitudinal central hole and transverse openings with the possibility of forced supply of cutting fluid under pressure into the cutting zone on the front surface of the cutters, in addition, the device the tap rotation drive is provided with an overrunning clutch consisting of a cage, hub and rollers, while the hub is rigidly mounted on the drive spindle, and the cage is movably mounted on bearings on the hub and provided with slots inclined to the longitudinal axis located on the outer surface, which interact with inclined splines spline bore of the sleeve, covering the cage and on a sliding fit installed in the drive housing on the guide keys, with the possibility of reciprocating motion, allowing pulsed increase the spindle speed under the action of a pulsed longitudinal force and a compression spring.
Особенности конструкции устройства для внутреннего резьбонакатывания и ее работа поясняются чертежами.The design features of the device for internal thread rolling and its operation are illustrated by the drawings.
На фиг.1 представлена конструкция метчика для накатывания с одновременным растачиванием крупной трапециидальной резьбы, общий вид; на фиг.2Figure 1 shows the design of the tap for rolling with the simultaneous boring of a large trapezoidal thread, General view; figure 2
- поперечный разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид по Б на фиг.2; на фиг.4- a cross section along aa in figure 1; figure 3 is a view along B in figure 2; figure 4
- вид по В на фиг.2; на фиг.5. - сечение по Г-Г на фиг.2; на фиг.6 - общий вид предлагаемого устройства привода импульсного накатывания с одновременным растачиванием крупной трапециидальной резьбы метчиком, частичный продольный разрез; на фиг.7 - общий вид устройства в рабочем положении при действии импульсной силы РИМ; на фиг.8 - поперечный разрез по Д-Д на фиг.6; на фиг.9 - поперечный разрез по Д-Д на фиг.6, обгонная муфта при действии импульсной силы РИМ; на фиг.10 - вид по Е на фиг.6.- view in In figure 2; figure 5. - cross section on G-D in figure 2; figure 6 is a General view of the proposed device drive pulse rolling with the simultaneous boring of a large trapezoidal thread tap, a partial longitudinal section; Fig.7 is a General view of the device in the operating position under the action of the pulsed force P IM ; in Fig.8 is a cross section along DD in Fig.6; Fig.9 is a cross section along DD in Fig.6, freewheel under the action of the pulsed force P IM ; figure 10 is a view along E in figure 6.
Предлагаемое устройство служит для накатывания крупных внутренних резьб с одновременным тонким растачиванием вершин внутренней резьбы с целью удаления разрушаемого волнообразованием при пластическом деформировании наиболее дефектного поверхностного слоя, чем исключается разрушение поверхности даже при накатывании с большими натягами, с использованием импульсной нагрузки при передачи крутящего момента на метчик.The proposed device is used for rolling large internal threads with fine boring of the tops of the internal threads in order to remove the most defective surface layer that is destroyed by wave formation during plastic deformation, thereby eliminating surface damage even when rolling with high tightness, using a pulsed load when transmitting torque to the tap.
Устройство состоит из метчика 1 с открытым контуром и участками, работающими методом снятия стружки, и привода 2 вращения метчика.The device consists of a tap 1 with an open circuit and sections operating by chip removal, and a
Резьбонакатной метчик 1 имеет участки 3, работающие методом снятия стружки. Эти участки снабжены резцами 4 с режущими кромками 5. Режущая кромка 5 резца 4 участка расположена на последнем витке заборного конуса - l1 и на первом витке калибрующей части - l2. Участки с резцами находятся во впадинах между перьями 6 метчика. На фиг.1-3 изображен метчик с четырехгранной формой поперечного сечения рабочей части, и имеющий четыре пера 6. Такую форму (см. [2], рис, 3.36,в) предварительно получают на затыловочных станках, резьба на метчике нарезается без затылования. В некоторых случаях рекомендуется профиль заготовки метчика в поперечном сечении образовывать штамповкой (см. [2], рис.3.36, г; с.226-235), с последующим шлифованием резьбы.Thread rolling tap 1 has
Внутренний диаметр dBH резьбы метчика на участке заборного конуса l1 выполнен меньше внутреннего диаметра, установленного ГОСТом, на удвоенную величину дефектного поверхностного слоя, образующегося на вершине витка накатываемой резьбы (см. ниже). Конструкция и размеры традиционных бесстружечных метчиков для накатывания метрических резьб устанавливаются ГОСТами: 18839-73, 18840-73, 18841-73, 18842-73, 18843-73, 18844-73.The internal diameter d BH of the tap thread in the section of the intake cone l 1 is less than the internal diameter established by GOST by twice the size of the defective surface layer formed at the top of the thread being rolled (see below). The design and dimensions of traditional chipless taps for rolling metric threads are established by GOSTs: 18839-73, 18840-73, 18841-73, 18842-73, 18843-73, 18844-73.
Резцы 4, режущих участков 3, крепятся в пазах корпуса, расположенных во впадинах между перьями 6. Резцы могут быть установлены:
неподвижно - без возможности регулирования вылета режущей кромки и вершины резца и настройки на диаметр dВН, например, припаиванием и др. (см. фиг.2-4);motionless - without the possibility of regulating the departure of the cutting edge and the tip of the cutter and adjusting the diameter d HH , for example, by soldering, etc. (see Fig.2-4);
с возможностью регулирования вылета режущей кромки и вершины резца в размер dBН, например, механическим креплением пластин твердого сплава (не показан) и др. известными способами.with the ability to control the departure of the cutting edge and the tip of the cutter in size d BH , for example, by mechanical fastening of carbide plates (not shown) and other known methods.
С целью снижения сил резания, повышения стойкости резцов и повышения качества обрабатываемой поверхности резцы имеют оптимальные передний γ и задний углы.In order to reduce the cutting forces, increase the resistance of the cutters and improve the quality of the machined surface, the cutters have optimal front γ and rear angles.
Режущие кромки 5 служат для удаления разрушаемого волнообразованием при пластическом деформировании наиболее дефектного поверхностного слоя, образующегося на вершине витка накатываемой резьбы, и формируют плоскосрезанный профиль внутреннего диаметра накатываемой резьбы.The
Режущие кромки 5 расположены в зоне образования волны пластически деформируемого металла с возможностью полного срезания волны от вершины до наружного диаметра накатываемой резьбы.The
Режущие кромки расположены на последнем витке заборного конуса, когда профиль витка почти полностью сформировался, и на первом витке калибрующей части на внутреннем диаметре dBН метчика, равным наружному диаметру накатываемой внутренней резьбы заготовки.The cutting edges are located on the last turn of the intake cone, when the turn profile is almost completely formed, and on the first turn of the calibrating part on the inner diameter d BH of the tap equal to the outer diameter of the rolled internal thread of the workpiece.
С целью эффективного накапливания дефектного поверхностного слоя, располагающегося на вершине профиля накатываемой резьбы в зоне заборного конуса, с последующим гарантированным удалением его, выполняем внутренний диаметр резьбы метчика на участке заборного конуса меньше внутреннего диаметра, установленного ГОСТом, на удвоенную величину дефектного поверхностного слоя, образующегося на вершине витка накатываемой резьбы.In order to efficiently accumulate a defective surface layer located on the top of the rolled thread profile in the area of the intake cone, with subsequent guaranteed removal of it, we perform the internal diameter of the tap thread in the section of the intake cone less than the internal diameter established by GOST by twice the value of the defective surface layer formed on at the top of the thread thread.
Режущие кромки располагают в зоне образования волны пластически деформируемого металла с возможностью полного срезания волны от вершины до наружного диаметра накатываемой резьбы и на расстоянии h в поперечном направлении от продольного сечения с полным контуром резьбы, определяемым механическими свойствами металла и параметрами обработки (см. фиг.2).The cutting edges are placed in the wave formation zone of the plastically deformable metal with the possibility of complete cutting of the wave from the top to the outer diameter of the thread being rolled and at a distance h in the transverse direction from the longitudinal section with the full thread contour determined by the mechanical properties of the metal and processing parameters (see Fig. 2 )
При внедрении в заготовку витков заборного конуса метчика металл из впадин накатываемой резьбы на заготовке выдавливается и формируются выступы, с приложением больших усилий к деформирующему метчику. Пластическое деформирование под действием больших усилий вызывает волнообразование, причем на вершине волны происходит ужесточение показателя напряженного состояния, а следовательно, снижения запаса пластичности металла, что приводит к разрушению поверхностного слоя ([3] гл.4 и 5).When introducing taps into the billet of the tapping fence cone, metal is squeezed out of the troughs of the thread being rolled onto the billet and protrusions are formed, with great effort being applied to the deforming tap. Plastic deformation under the action of great efforts causes wave formation, and at the top of the wave there is a toughening of the stress state index and, consequently, a decrease in the metal ductility margin, which leads to the destruction of the surface layer ([3]
Исключить возможность разрушения поверхностного слоя при накатывании с большими натягами и управлять пластическим волнообразованием возможно несколькими способами ([3] с.272…277). Наиболее исследованным в настоящее время является срезание части пластической волны - размерное совмещенное накатывание и тонкое растачивание.It is possible to exclude the possibility of destruction of the surface layer during rolling with large interference and to manage plastic wave formation in several ways ([3] p. 272 ... 277). The most studied at present is the cutting of a part of the plastic wave - dimensional combined rolling and fine boring.
Сущность его заключается в том, что в зону образования волны вводят режущие кромки, расположенные на внутренней поверхности витков резьбы метчика. Режущие кромки срезают выдавленный металл толщиной, подверженной пластическому волнообразованию. Первые режущие кромки, расположенные во впадинах между перьями, на последнем витке заборного конуса подрезают волну на ее полную толщину. Последующие режущие кромки, расположенные на первом витке калибрующей части, зачищают вершины накатываемых витков резьбы, которые проходят калибрование и окончательное формирование резьбы.Its essence is that cutting edges are introduced into the wave formation zone located on the inner surface of the threads of the tap thread. The cutting edges cut the extruded metal with a thickness susceptible to plastic wave formation. The first cutting edges located in the hollows between the feathers on the last turn of the intake cone cut the wave to its full thickness. Subsequent cutting edges located on the first turn of the gage part, clean the tops of the rolled threads of the thread, which are calibrated and the final formation of the thread.
В принципе предлагаемое размерное совмещенное накатывание и тонкое растачивание отличается от традиционных методов обработки, основанных на последовательной работе метчика и резца, следующими признаками:In principle, the proposed dimensional combined rolling and fine boring differs from traditional processing methods based on the consistent operation of a tap and a cutter with the following features:
- при подрезании волны на вершинах внутренней резьбы удаляется наиболее дефектный слой, чем исключается возможность дальнейшего разрушения поверхности даже при резьбонакатывании с большими натягами;- when cutting the waves on the tops of the internal thread, the most defective layer is removed, which excludes the possibility of further destruction of the surface even when thread rolling with large tightnesses;
- возможность в более широких пределах, чем при обычных методах резьбонакатывания, управлять параметрами поверхностного слоя;- the ability to control parameters of the surface layer over a wider range than with conventional thread rolling methods;
- наряду с традиционными технологическими факторами резьбонакатывания - скоростью, подачей, натягом и другими - совмещенная обработка имеет дополнительный технологический фактор - точность настройки режущей кромки, т.е. разность диаметра, полученного резанием, и окончательно полученным диаметром dВН внутренней резьбы.- along with the traditional technological factors of thread rolling - speed, feed, interference and others - the combined processing has an additional technological factor - the accuracy of the cutting edge settings, i.e. the difference between the diameter obtained by cutting and the finally obtained diameter d BH of the internal thread.
Обработка предлагаемым метчиком отличается от обычного резьбонакатного метчика своеобразной схемой удаления припуска, расположенного на вершине профиля раскатываемой резьбы, предопределяющей особенность формирования параметров упрочнения.The processing of the proposed tap differs from a conventional thread rolling tap in a peculiar pattern of removing allowance located on the top of the rolled thread profile, which determines the formation of hardening parameters.
Эта особенность заключается в том, что часть поверхностного слоя во внеконтактной зоне волны накапливает деформацию лишь до встречи с режущей кромкой. Затем эта часть поверхностного слоя, имеющая наибольшую поврежденность, срезается, и в контакт с резьбонакатным инструментом вступает нижерасположенный слой. В связи с этим на обработанной поверхности вершин витков не обнаруживается следов разрушения даже при значительных натягах.This feature is that part of the surface layer in the non-contact zone of the wave accumulates deformation only until it meets the cutting edge. Then this part of the surface layer, which has the greatest damage, is cut off, and the underlying layer comes into contact with the thread rolling tool. In this regard, no traces of destruction are found on the machined surface of the tops of the turns even with significant interference.
Другой отличительной особенностью обработки предлагаемым метчиком является формирование размеров очага деформации по геометрическому подобию в более широком интервале варьирования технологических факторов, чем обычное резьбонакатывание.Another distinctive feature of the treatment proposed by the tap is the formation of the dimensions of the deformation zone according to geometric similarity in a wider range of variation of technological factors than conventional thread rolling.
Подрезка волны способствует существенному увеличению поверхностно-упрочненного слоя при одинаковых размерах резьбонакатных метчиках, а следовательно, одинаковых силах обработки.Wave trimming contributes to a significant increase in the surface-hardened layer with the same sizes of thread rolling taps, and therefore the same processing forces.
При конструировании метчика особое внимание было уделено размерам канавок перед передней поверхностью резцов, куда первоначально попадает срезанная стружка. На величину вылета t резца (см. фиг.2), т.е. глубину стружечной канавки, влияет толщина и форма снимаемой стружки, ее усадка, количество и расположение. Стружка должна свободно располагаться в стружечных канавках и впадинах между перьями метчика и вымываться смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ), обязательно подаваемой под давлением в зоны резания и пластического деформирования, иначе стружка будет попадать под деформирующие витки метчика, что приведет к браку изготовляемых изделий, к заклиниванию и поломке метчика.When designing the tap, special attention was paid to the dimensions of the grooves in front of the front surface of the cutters, where the cut chips initially fall. The magnitude of the departure t of the cutter (see figure 2), i.e. the depth of the chip groove, the thickness and shape of the chip being removed, its shrinkage, quantity and location. The chips should be freely located in the chip grooves and depressions between the feathers of the tap and washed with a cutting fluid (coolant), which must be supplied under pressure to the cutting and plastic deformation zones, otherwise the chips will fall under the deforming turns of the tap, which will lead to marriage of manufactured products, to jamming and breakage of the tap.
Предлагаемый метчик выполнен пустотелым, имеет продольное центральное отверстие 7 и поперечные отверстия 8 с возможностью принудительной подачи СОЖ под давлением в зону резания на переднюю поверхность резцов.The proposed tap is hollow, has a longitudinal central hole 7 and
С целью лучшего смывания и удаления стружки поперечные отверстия 8 выполнены диаметром dСОЖ под углом α к продольной оси. По пустотелому шпинделю 9 (см. фиг.6) СОЖ под давлением попадает в центральное продольное отверстие метчика. Для поддержания давления СОЖ на должном уровне и передачи его в поперечные отверстия 9 передний торец метчика закрыт заглушкой 10.In order to better flush and remove chips, the
Удаляемый дефектный полуразрушенный поверхностный слой, находящийся в напряженном состоянии, с пониженным запасом пластичности металла, при его срезании резцом дает элементную, сыпучую стружку, которая легко смывается струей СОЖ, подаваемой под давлением на переднюю поверхность резцов. Обильный поток СОЖ по впадинам между перьями метчика выводит и удаляет стружку из зон резания и накатывания резьбового отверстия.A removable defective dilapidated surface layer in a stressed state with a reduced margin of ductility of the metal, when cut by a cutter, gives an elemental, loose chip, which is easily washed off by a coolant stream supplied under pressure to the front surface of the cutters. An abundant coolant flow through the troughs between the feathers of the tap removes and removes chips from the cutting and rolling zones of the threaded hole.
Результаты экспериментального и теоретического исследования толщины упрочненного слоя накатанной трапецеидальной резьбы метчиком с использованием переменной импульсной скорости приведены в таблице №1, обрабатывались гайки из стали 45.The results of experimental and theoretical studies of the thickness of the hardened layer of the rolled trapezoidal thread with a tap using a variable pulse speed are given in table No. 1, nuts made of steel 45 were processed.
Полученные результаты согласуются и совпадают с данными источника [3] с.272-277, рис.6.23,б.The results are consistent and consistent with the source [3] p.272-277, Fig.6.23, b.
Анализ результатов исследования глубины проникновения пластической деформации при резьбонакатывании метчиком с подрезкой волны и сопоставление их с аналогичными результатами обычного резьбонакатывания показывает, что подрезка волны позволяет при одинаковых силах обработки несколько снизить интенсивность накопленной деформации в поверхностном слое и увеличить глубину ее проникновения.An analysis of the results of studying the penetration depth of plastic deformation during thread rolling by a tap with wave trimming and comparing them with similar results of conventional thread rolling shows that wave trimming allows one to somewhat reduce the intensity of accumulated strain in the surface layer and increase its penetration depth.
С целью расширения технологических возможностей внутреннего резьбонакатывания крупных резьб предлагается оказывать динамическое воздействие деформирующих элементов - витков метчика на раскатываемую внутреннюю резьбовую поверхность заготовки, вместо статического воздействия, используемого при традиционном резьбонакатывании.In order to expand the technological capabilities of internal thread rolling of large threads, it is proposed to exert a dynamic effect of deforming elements - tap turns on the rolled inner threaded surface of the workpiece, instead of the static effect used in traditional thread rolling.
В предлагаемое устройство привода вращения метчика входит обгонная муфта, состоящая из обоймы 11, ступицы 12 и роликов 13. При конструировании муфты за основу можно взять конструкцию обгонной муфты свободного хода, роликовую по нормали машиностроения МН 3-61 [4].The proposed device for driving the rotation of the tap includes an overrunning clutch consisting of a
Ступица обгонной муфты жестко закреплена на шпинделе 9 привода, например, с помощью шпонки 14. Обойма обгонной муфты подвижно на подшипниках 15 установлена на ступице 12 и снабжена наклонными к продольной оси шлицами 16, расположенными на наружной поверхности, которые взаимодействуют с наклонными шлицами 17 шлицевого отверстия втулки 18, охватывающей обойму и по скользящей посадке установленной в корпусе 2 привода на направляющих шпонках 19, с возможностью возвратно-поступательного движения под действием импульсной силы РИМ и пружины 20 сжатия.The hub of the overrunning clutch is rigidly fixed to the
При действии импульсной силы РИМ на торец втулки 18, она переместится сверху вниз (согласно фиг.6 и 7), при этом преодолевается сопротивление пружины сжатия 20 и последняя сжимается. Втулка скользит в отверстии корпуса 2 по направляющим шпонкам 19, и наклонные к продольной оси шлицы 17 увлекают за собой шлицы 16, принадлежащие обойме 11, последняя начинает вращаться со скоростью VИ max Вращающаяся со скоростью VИ max обойма 11 обгоняет вращающуюся со скоростью VИ max ступицу, ролики 13, перекатываясь в пазах ступицы, заклинивают, и ступица начинает вращаться с VИ max (см. фиг.9).Under the action of the pulsed force P IM on the end face of the
Предлагаемое устройство для привода резьбонакатного метчика с режущими кромками работает в двух режимах: в режиме статического крутящего момента и в режиме использования импульсного крутящего момента. При воздействии на шпиндель статической нагрузки метчик равномерно вращается со скоростью VИ min. При воздействии на шлицевую втулку импульсной нагрузки РИМ с частотой f, создаваемой внешними силами (не показаны), на метчик воздействует импульсный крутящий момент и метчик разгоняется до скорости VИ max.The proposed device for driving a thread rolling tap with cutting edges operates in two modes: in static torque mode and in pulsed torque mode. When the spindle is subjected to static load, the tap rotates uniformly at a speed of V AND min . When an impulse load Р И with a frequency f created by external forces (not shown) is applied to the splined sleeve, the tap is affected by pulsed torque and the tap is accelerated to a speed of V And max .
Во время рабочего хода при действии только статической нагрузки, воздействующей на метчик, деформирующие витки заборной части внедряются в заготовку и медленно со скоростью VИ min пластически деформируют металл.During the working stroke under the action of only a static load acting on the tap, the deforming turns of the intake part are introduced into the workpiece and slowly plastically deform the metal with a speed of V And min .
Ударная импульсная нагрузка РИМ, накладываемая на равномерное вращательное движение деформирующих витков метчика, приводит к возникновению окружных растягивающих и радиально сжимающих напряжений, позволяющие значительно увеличить глубину упрочненного слоя, повысить степень упрочнения и снизить высоту микронеровностей обрабатываемой резьбовой поверхности.Impact impulse load P IM , imposed on the uniform rotational movement of the deforming turns of the tap, leads to the appearance of circumferential tensile and radially compressive stresses, which can significantly increase the depth of the hardened layer, increase the degree of hardening and reduce the height of microroughnesses of the machined threaded surface.
Предлагаемое импульсное устройство привода вращения резьбонакатного метчика эффективно обрабатывает пластическим деформированием - накатыванием резьбы с большим упрочнением поверхностного слоя и на большую глубину, чем при обычном раскатывании. Повышается качество обработанной поверхности.The proposed pulsed drive device for rotating a thread rolling tap is effectively processed by plastic deformation - rolling of a thread with greater hardening of the surface layer and to a greater depth than with conventional rolling. The quality of the processed surface is improved.
Импульсный привод метчика и его возможности комбинированной обработки (поверхностным пластическим деформированием и резанием) ведет к уменьшению габаритов оснастки и инструмента.The pulse drive of the tap and its combined processing capabilities (surface plastic deformation and cutting) leads to a decrease in the size of the tool and tool.
Глубина упрочненного слоя предлагаемым устройством с комбинированным метчиком увеличивается и достигает 1,5…2,5 мм, что значительно (в 3…4 раза) больше, чем при традиционном статическом резьбонакатывании.The depth of the hardened layer of the proposed device with a combined tap increases and reaches 1.5 ... 2.5 mm, which is significantly (3 ... 4 times) more than with traditional static thread rolling.
Наибольшая степень упрочнения составляет 25…30%. В результате импульсной обработки по сравнению с традиционным резьбонакатыванием эффективная глубина слоя, упрочненного на 20% и более, возрастает в 2…2,6 раза, а глубина слоя, упрочненного на 10% и более - в 1,6…2,2 раза.The greatest degree of hardening is 25 ... 30%. As a result of pulsed processing, in comparison with traditional thread rolling, the effective depth of a layer hardened by 20% or more increases by 2 ... 2.6 times, and the depth of a layer hardened by 10% or more by 1.6 ... 2.2 times.
Пример. Обрабатывалась заготовка - гайка с резьбой Трап 50×6 ГОСТ 9484-73 высотой 55,0 мм, изготовленная из конструкционной стали твердостью НВ200. Заготовку устанавливали в машинных тисках, а метчик - в быстросменном патроне ГОСТ 14077-83 с быстросменной переходной жесткой втулкой для метчиков ГОСТ 15936-70. Патрон закрепляли на шпинделе вертикально-сверлильного станка мод. 2Р135Ф2-1 с шестипозиционной револьверной головкой, крестовым столом и числовым программным управлением. На шпинделе смонтировано предлагаемое устройство с обгонной роликовой муфтой свободного хода, выполненной по нормали машиностроения МН 3-61 [4]. Энергия ударов по шлицевой втулке составляла А=160 Дж, сила ударов - РИМ=260 кН, частота ударов f=18 Гц.Example. The workpiece was machined - a nut with a thread Trap 50 × 6 GOST 9484-73 55.0 mm high, made of structural steel with a hardness of HB200. The blank was installed in a machine vice, and the tap was installed in a quick-change chuck GOST 14077-83 with a quick-change adapter rigid sleeve for taps GOST 15936-70. The chuck was mounted on the spindle of a vertical boring machine mod. 2P135F2-1 with a six-position turret, a cross table and numerical control. The proposed device with a freewheeling overrunning roller clutch, made according to the normal engineering of MN 3-61 [4], is mounted on the spindle. The energy of the shocks on the spline sleeve was A = 160 J, the force of the shocks was P IM = 260 kN, and the frequency of the shocks was f = 18 Hz.
Использовали резьбонакатной метчик, который изготовляли из быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-73, а для снижения себестоимости изготовления конструкцию выполнили сварной с хвостовиком из стали 45 и центральным отверстием. Резцы использовали токарные чистовые широкие с пластинками из твердого сплава Т5К10 по ГОСТ 18881-73.A thread rolling tap was used, which was made of high-speed steel Р6М5 GOST 19265-73, and to reduce the manufacturing cost, the design was welded with a steel shank 45 and a central hole. Cutters used wide fairing with plates made of T5K10 carbide according to GOST 18881-73.
Метчику сообщали вращательное движение VИ min=39,6 м/мин (nИ=126 мин-1) и продольную подачу - Sпр=6 мм/об. При импульсной нагрузке скорость вращательного движения шпинделя с метчиком увеличивалась и доходила до VИ max=79 м/мин (nи=250 мин-1).The rotational motion V И min = 39.6 m / min (n И = 126 min -1 ) and the longitudinal feed S pr = 6 mm / rev were reported to the tap. Under pulsed loading, the rotational speed of the spindle with the tap increased and reached V И max = 79 m / min (n and = 250 min -1 ).
Испытаниями установлено, что размеры накатанной резьбы стабильны и соответствуют требуемому квалитету точности, стойкость инструмента соответствует нормам стойкости инструмента для стандартных резьбонакатных метчиков, высота шероховатости резьбовой поверхности соответствует требованиям чертежа. Толщина упрочненного слоя накатанной трапецеидальной резьбы с шагом Р=6 мм, предлагаемым метчиком с тонким растачиванием волны, составила h=3,24 мм (см. таблица №1), при этом толщина упрочненного слоя трапецеидальной резьбы, накатанного обычным метчиком - 1,91 мм.Tests have established that the dimensions of the knurled thread are stable and correspond to the required accuracy class, the tool life meets the tool life standards for standard thread rolling taps, and the surface roughness of the threaded surface meets the drawing requirements. The thickness of the hardened layer of the rolled trapezoidal thread with a pitch of P = 6 mm, proposed by the tap with fine boring of the wave, was h = 3.24 mm (see table No. 1), while the thickness of the hardened layer of the trapezoidal thread rolled by a conventional tap was 1.91 mm
Предлагаемое устройство с резьбонакатным метчиком с режущими элементами имеет относительно простую конструкцию и позволяет накатывать крупные резьбы в том числе на заготовках из труднообрабатываемых или предварительно упрочненных материалов с высокой производительностью и качеством. Подрезка волны в очаге деформации позволяет снизить интенсивность накопленной деформации в поверхностном слое и увеличить глубину ее проникновения. Метчик обеспечивает возможность резьбодеформирующей обработки с рациональными и оптимальными режимами, позволяет снизить себестоимость изготовления резьбовой поверхности, повысить качество, производительность процесса благодаря одновременному последовательному накатыванию внутренней резьбы и тонкому растачиванию ее вершин, с использованием импульсной нагрузки на инструмент, увеличивающей его срок стойкости.The proposed device with a thread rolling tap with cutting elements has a relatively simple design and allows you to roll large threads, including on workpieces from hard to work or pre-hardened materials with high performance and quality. Trimming the wave in the deformation zone allows to reduce the intensity of the accumulated deformation in the surface layer and increase the depth of its penetration. The tap provides the possibility of thread deforming processing with rational and optimal modes, reduces the cost of manufacturing a threaded surface, improves the quality, productivity of the process due to the simultaneous sequential rolling of the internal thread and thin boring of its vertices, using a pulse load on the tool, which increases its durability.
Источники информацииInformation sources
1. А.с. СССР №304076. МПК В23G 5/06. Метчик. Г.П.Урлапов, В.М.Меньшаков, В.С.Середа. Заявка №1286822 (25-8), 04.12.1968; 16.08,1971. Бюл. №17.1. A.S. USSR No. 304076.
2. Киричек А.В., Афонин А.Н. Резьбонакатывание. Библиотека технолога. М.: Машиностроение. 2009. 312 с.2. Kirichek A.V., Afonin A.N. Thread rolling. Library of the technologist. M .: Engineering. 2009.312 s.
3. Смелянский В.М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. - М.: Машиностроение, 2002, 300 с.3. Smelyansky V.M. Mechanics of hardening of parts by surface plastic deformation. - M.: Mechanical Engineering, 2002, 300 p.
4. Анурьев В.Н. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 2. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. С.215-226.4. Anuryev V.N. Reference designer-mechanical engineer. In 3 volumes T. T. 2. - 5th ed., Revised. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1980. S. 215-226.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012134156/02A RU2505383C1 (en) | 2012-08-09 | 2012-08-09 | Device for internal thread cutting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012134156/02A RU2505383C1 (en) | 2012-08-09 | 2012-08-09 | Device for internal thread cutting |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2505383C1 true RU2505383C1 (en) | 2014-01-27 |
Family
ID=49957654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012134156/02A RU2505383C1 (en) | 2012-08-09 | 2012-08-09 | Device for internal thread cutting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2505383C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114769749A (en) * | 2022-05-27 | 2022-07-22 | 天津鸿生科技有限公司 | Step tooth form durable screw tap |
| CN117399540A (en) * | 2023-12-15 | 2024-01-16 | 龙口市龙蓬精密铜管有限公司 | Multifunctional copper pipe fitting internal thread forming device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU304076A1 (en) * | ||||
| FR2429630A1 (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-25 | Isothermics | Tool for forming internal grooves in tubes - has disc forming edges on holder advanced on inclined track and rotated |
| SU1148733A1 (en) * | 1982-11-11 | 1985-04-07 | Севастопольский Приборостроительный Институт | Device for cutting internal taper threads |
| RU2005583C1 (en) * | 1991-05-24 | 1994-01-15 | Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" | Thread tapping appliance |
| US6257810B1 (en) * | 1997-09-09 | 2001-07-10 | M. Norbert Schmitt | Milling tool for thread-milling and boring of high-strength workpieces |
-
2012
- 2012-08-09 RU RU2012134156/02A patent/RU2505383C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU304076A1 (en) * | ||||
| FR2429630A1 (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-25 | Isothermics | Tool for forming internal grooves in tubes - has disc forming edges on holder advanced on inclined track and rotated |
| SU1148733A1 (en) * | 1982-11-11 | 1985-04-07 | Севастопольский Приборостроительный Институт | Device for cutting internal taper threads |
| RU2005583C1 (en) * | 1991-05-24 | 1994-01-15 | Производственное объединение "Уральский оптико-механический завод" | Thread tapping appliance |
| US6257810B1 (en) * | 1997-09-09 | 2001-07-10 | M. Norbert Schmitt | Milling tool for thread-milling and boring of high-strength workpieces |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114769749A (en) * | 2022-05-27 | 2022-07-22 | 天津鸿生科技有限公司 | Step tooth form durable screw tap |
| CN117399540A (en) * | 2023-12-15 | 2024-01-16 | 龙口市龙蓬精密铜管有限公司 | Multifunctional copper pipe fitting internal thread forming device |
| CN117399540B (en) * | 2023-12-15 | 2024-02-23 | 龙口市龙蓬精密铜管有限公司 | Multifunctional copper pipe fitting internal thread forming device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102039519B (en) | Manufacturing process of high-precision extrusion die for DeNOx catalyst | |
| US9919389B2 (en) | Method and tool for producing an exact-fit cylindrical bore by removal of material from an existing bore with a finishing allowance | |
| KR20190012166A (en) | How to manufacture spindle nuts, screw drives, and spindle nuts | |
| US3775792A (en) | Thread forming tap | |
| RU2505383C1 (en) | Device for internal thread cutting | |
| US2562643A (en) | Multiple hammer | |
| CN1986144B (en) | Valve rod forging and cold extruding formation process | |
| US2638019A (en) | Method of making a vaned member | |
| US20080105021A1 (en) | Method of forming a gear | |
| CN103074475B (en) | Three-ball cutter for treating surface layer of metal material to improve material properties and use method | |
| RU2521758C2 (en) | Method of female thread making | |
| RU2538248C1 (en) | Thread rolling tap with impulse unit of drive | |
| CN104551267A (en) | Threaded processing method | |
| JPS6216835A (en) | Method and device for producing drill thread with reamer | |
| JP6640902B2 (en) | Method and apparatus for cold forming thread rolling dies | |
| RU2384397C1 (en) | Procedure for centrifugal strengthening of screws | |
| JP2005288456A (en) | Form-rolling die | |
| RU2291764C1 (en) | Combined tool for working openings by needle milling cutter at strengthening surface of openings | |
| RU2221667C1 (en) | Apparatus for cutting wire by blanks | |
| CN105537891A (en) | Machining method for right-angle milling head | |
| CN216178076U (en) | Rolling tool for blind hole inner fillet | |
| JP4827562B2 (en) | Method for manufacturing rolling dies | |
| Zabkar et al. | An investigation into roller burnishing process | |
| CN219310171U (en) | Profiling milling cutter bar taking existing curved surface of to-be-machined part as profiling | |
| Soós et al. | Study of Advanced Manufacturing Technologies for Active Parts of Injection Molds |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140810 |