RU2599922C1

RU2599922C1 - Method for cutting external or internal taper thread with a cutter

Info

Publication number: RU2599922C1
Application number: RU2015112780/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Юрченко; Олег Николаевич Киркин
Original assignee: Публичное акционерное общество специального машиностроения и металлургии "Мотовилихинские заводы"
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2016-10-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: method is intended for a conventional lathe and conventional NC machine. Alignment mark selected in the coordinate system is put on a workpiece that has a rear end, then the workpiece is correctly positioned on the machine relative to the coordinate system, cutter on the machine support is placed at the specified distance from the rear end. Workpiece is rotated, and the cutter is imparted a required movement that manifests itself in the transverse feed of slides into the cutting depth and longitudinal movement of support with supply equal to cut thread pitch. Thread is cut on a workpiece with the conical surface with preset for thread tightness, and the cutter is placed at a distance from the main plane of thread with due allowance for deviation of Δ actual tightness from the nominal value.

EFFECT: simplified thread cutting, reduced metal consumption and higher accuracy of a finished part owing to compensation for deviation of actual tightness from the nominal value, which is necessary to ensure the required relative orientation of thread connected parts.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано для изготовления конической резьбы на деталях двухупорного соединения.The invention relates to the field of metal cutting and can be used for the manufacture of tapered threads on the parts of a double-joint connection.

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.).There is a known method of threading, in which the workpiece rotates, the cutter is informed of the feed per step, and to improve the quality of the thread and processing performance, the cutter is simultaneously informed of the cutter simultaneously with the feed per step, depending on the magnitude of the change in the profile of the threaded part in cross section, the angle at the tip of the cutter is chosen smaller than the angle of the thread profile (ed. certificate. SU 299310 IPC ⁶ , B23G 1/02, publ. 1971).

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.This method of threading with a cutter does not provide threads with a fixed arrangement of threaded turns in the coordinate system of parts containing thrust ledges, which does not allow using this method for threading in parts of a double-joint connection.

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.A known method of cutting tapered threads (The main issues of accuracy, interchangeability and technical measurements in mechanical engineering. Edited by Dr. A. Gavrilov. - M .: Mashgiz, 1958, pp. 278-280, Fig. 3 ), in which, after threading, they trim the end face.

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.However, the restriction of only one limiting contour - the largest for the nipple and the smallest for the coupling - leads to the fact that in practice they are encountered either with excessive tightness, or with the fact that the ends of the lock connection are closed in the presence of a gap along the average diameter of the thread.

Кроме того, для получения двухупорного соединения требуется срезать на торцах соединяемых деталей припуски, что усложняет изготовление деталей соединения и увеличивает расход металла.In addition, to obtain a two-stop connection, it is necessary to cut allowances at the ends of the parts to be joined, which complicates the manufacture of connection parts and increases the metal consumption.

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.A known method of cutting external or internal tapered threads with a cutter on a rotating workpiece (patent RU 2250155, IPC ⁷ B23G1 / 00, publ. 2005), in which the workpiece is made with an allowance on the outer (inner) cylindrical surface, marks are applied on it in the selected coordinate system, set in the fixture of the lathe in the desired position relative to the coordinate system of the machine, clamp, cut the thread on the allowance according to the specified program, in the measurement plane passing through the reference mark , measure the size from the stop ledge to the controlled threaded turn, compare with the setting size, adjust the position of the cutter according to the results obtained, re-cut the thread at the allowance according to the specified program, measure the size again from the stop ledge to the controlled threaded turn, compare with the setting size , on the basis of the results obtained, finally adjust the position of the cutter, finally cut the thread into a full profile, carry out the reconfiguration of the machine, cut off the remaining the allowance to the desired external thread contour, and then cut the allowance on the thrust ledge (end) to a size that provides screwing with a reciprocal part with guaranteed interference fit with the required accuracy in the make-up angle.

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.This method allows you to thread with a fixed location of the threaded turns in the coordinate system of the screwed parts and to increase the accuracy of the angle of screwing of the threaded connection of parts only with a cylindrical thread. In addition, with this method, it is required to cut the allowance in diameter and at the ends of the parts to be joined, which increases the consumption of metal.

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.Closest to the claimed and adopted as a prototype is a method of processing tapered threads of pipe couplings (RU 2214320, B23G 1/00, 10/20/2003), comprising cutting an external or internal tapered thread with a cutter on a rotating workpiece having a tapered surface made with a specified an interference fit, and an abutment ledge or end face, and including mounting the workpiece on the machine and installing the cutter on the support of the machine and telling it to move in the form of a transverse slide slide to the cutting depth and longitudinal movement of the support from achey equal thread cutting step.

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.However, when cutting tapered threads in this way, the required relative orientation of the parts to be joined by the thread is not provided, which is explained by the relative turn of the parts to be connected due to the deviation of the cones tightness against each other.

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.An object of the invention is to provide a method for cutting external or internal tapered threads with a cutter, which ensures the required relative orientation of the parts to be connected by thread, simplifying the manufacture of connection parts.

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.The stated technical problem is solved by improving the method of cutting external or internal conical thread with a cutter on a rotating workpiece having a tapered surface made with a pre-set thread for the thread, and an abutment ledge or end face, including installing the workpiece on the machine and installing the tool on the support of the machine and telling it to move in the form of a transverse feed of the slide to the cutting depth and longitudinal movement of the caliper with a feed equal to the pitch of the cut thread.

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.This improvement lies in the fact that a reference mark is applied to the workpiece in the selected coordinate system and installed on the machine in the required position relative to the machine coordinate system, a cutter is installed on the machine support at a distance from the main thread plane, corresponding to the deviation of the actual interference from the nominal distance.

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.This installation of the workpiece and the cutter can improve the accuracy of the machined part by compensating for the deviation of the actual interference from the nominal size, which is necessary to ensure the required relative orientation of the parts connected by the thread.

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:One of the variants of the method is the option in which the cutter is installed in the longitudinal plane of the location of the reference mark at a distance from the persistent end face of the workpiece, determined from the ratio:

L=l ± Δ,L = l ± Δ,

где l - натяг конуса в виде номинального расстояния от упорного уступа или торца до основной плоскости резьбы,where l is the interference of the cone in the form of a nominal distance from the thrust ledge or end to the main plane of the thread,

± - 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:± - direction of compensation: “+” - the actual interference is greater than the nominal, “-” - the actual interference is less than the nominal distance; Δ is the deviation of the actual interference from the nominal distance. In the second embodiment of the method, the cutter is installed in a longitudinal plane located at an angle α to the longitudinal plane of the location of the reference sign, determined from the ratio:

,

где t - шаг нарезаемой резьбы.where t is the pitch of the thread being cut.

Направление угла α (компенсация натяга разворотом детали):Angle direction α (interference compensation by turning the part):

- противоположно направлению нарезаемой резьбы на ниппельных конусах с натягом больше номинального и на муфтовых конусах с натягом меньше номинального;- opposite to the direction of the cut thread on the nipple cones with an interference fit greater than the nominal and on the coupling cones with an interference fit less than the nominal;

- совпадает с направлением нарезаемой резьбы на ниппельных конусах с натягом меньше номинального и на муфтовых конусах с натягом больше номинального.- coincides with the direction of the cut thread on the nipple cones with an interference fit less than the nominal and on the coupling cones with an interference fit greater than the nominal.

При таком варианте повышается точность установки резца за счет большей (в 360°/t раз) величины углового смещения.With this option, the accuracy of the installation of the cutter increases due to the larger (360 ° / t times) magnitude of the angular displacement.

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.The inventive method is illustrated by drawings, in which in FIG. 1 shows a diagram of a threading of an internal thread on a workpiece with a conical surface having an actual interference fit less than the nominal size; FIG. 2 is a diagram of an external thread cutting on a workpiece with a conical surface having an actual interference fit greater than the nominal size; FIG. 3 is a section BB in FIG. 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:

,The proposed method can be implemented both on a conventional lathe and on a machine with numerical control. On the workpiece 1 (Fig. 1) or 2 (Fig. 2), containing a persistent ledge 3 or end 4, put a reference sign 5 in the selected coordinate system, set the

workpiece

1 or 2 on the machine in the desired position relative to the coordinate system of the machine, set the cutter 6 on the machine support at a predetermined distance from the abutment ledge 3 or end 4. The

workpiece

1 or 2 is rotated, the cutter 6 is informed of the necessary movements in the form of a transverse feed of the slide to the cutting depth and longitudinal movement of the support with a feed equal to the pitch of the cut thread. The thread is cut on the

workpiece

1 or 2 with a

tapered surface

7 or 8, respectively, made with a preload set for the thread l and a specified size A between the abutment ends, and the cutter 6 is set at a distance L from the main plane 9 of the thread, taking into account the deviation Δ of the actual preload from nominal distance. In the first embodiment of the method, the cutter 6 is installed in the longitudinal plane 10 of the location of the reference mark 5. In the second embodiment of the method, the cutter is installed in the longitudinal plane 11 located at an angle α to the longitudinal plane 10 of the location of the reference mark, determined from the ratio:

,

гдеWhere

Δ - отклонение фактического натяга от номинала;Δ is the deviation of the actual interference from the nominal;

t - шаг нарезаемой резьбы, что повышает точность установки резца 4.t is the pitch of the cut thread, which increases the accuracy of installation of the cutter 4.

Позицией 12 обозначена номинальная конусная поверхность.12 denotes the nominal conical surface.

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.By the proposed method, the internal thread was cut on the workpiece 1 and the external thread on the workpiece 2 of the parts of the leading drill pipe ⌀171 mm (□ 140 mm), made with a pre-set thread tension l = 15,875 mm and a specified size A = 128 mm between the thrust ends of the threaded part with a taper of 1: 6 on a CA983F10S32 lathe.

Billets

1 and 2 were rotated at a speed of 54 m / min, cutter 6 was informed of the necessary movements in the form of a transverse feed of the slide to a cutting depth of 0.6 mm to 0.1 mm and longitudinal movement of the caliper with a feed equal to the pitch of the cut thread 6.35 mm . When threading the coupling, the workpiece had a taper fit of 15.975 mm. The cutter was installed taking into account the existing deviation of the actual interference from the nominal size of the smooth cones in the longitudinal plane 11, located at an angle

to the longitudinal plane 10 of the location of the reference mark. When cutting a thread on a nipple, the workpiece had a cone tightness of 16.025 mm and the cutter was set taking into account the existing deviation of the actual tightness from the nominal size of smooth cones in the longitudinal plane 11 at an angle

to the longitudinal plane 10 of the location of the reference sign 5 on the nipple thread. After processing, we obtained parts with a conical thread that provides the required interference in the threaded connection and the relative orientation of the parts to be joined by the thread, in which the face of the polyhedron of one pipe part is a continuation of the face of the polyhedron of the other part of the connection.

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.Thus, the use of the proposed method allows to simplify threading and reduce metal consumption due to the use of a workpiece with a given interference fit and a given length of the threaded part, as well as to increase the accuracy of the finished part by compensating for the deviation of the actual interference from the nominal size, which is necessary to ensure the required relative orientation of the parts to be threaded.

Claims

1. The method of cutting external or internal tapered threads with a cutter on a rotating workpiece having a tapered surface made with an interference fit for the thread, and a thrust ledge or end face, including installing the workpiece on the machine and installing the tool on the support of the machine and telling it to move in the form of a transverse feed slide on the depth of cut and longitudinal movement of the caliper with a feed equal to the pitch of the thread being cut, characterized in that a reference mark is applied to the workpiece in the selected coordinate system and installed on the machine in the required position relative to the coordinate system of the machine, while the cutter is installed on the support of the machine at a distance from the main plane of the thread corresponding to the deviation of the actual interference from the nominal distance.

2. The method according to p. 1, characterized in that the cutter is installed in the longitudinal plane of the location of the reference mark at a distance L from the stop ledge or end face, determined from the ratio:
L = l ± Δ,
where l is the interference of the cone in the form of the nominal distance from the thrust ledge or end to the main plane of the thread;
± - direction of compensation: “+” - the actual interference is greater than the nominal, “-” - the actual interference is less than the nominal distance;
Δ is the deviation of the actual interference from the nominal distance.

3. The method according to p. 1, characterized in that the cutter is installed in a longitudinal plane located at an angle α to the longitudinal plane of the location of the reference sign, determined from the ratio:

where t is the pitch of the thread being cut.