НАСТРОЙКА ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА НА НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБЫ
Цель работы
Изучение способов настройки станка и приёмов нарезания резьбы резцом на токарно-винторезном станке (ТВС).
Материалы и оборудование
Цилиндрическая заготовка (низкоуглеродистая сталь марки Ст3), штангенциркуль, резьбовые резцы, резьбомер, токарно-винторезные станки типа 1А62, 1К62, 1616.
Основные положения
Резьбовые соединения в современном машиностроении играют одну из главных ролей для скрепления и фиксации узлов машин и приспособлений. Специальные резьбовые инструменты (лерки, метчики) используются для нарезания стандартных резьб и профилей небольших диаметров. Для нарезания нестандартных резьб и профилей больших размеров используют токарно-винторезные станки.
По шагу резьбы подразделяются на метрические, дюймовые, питчевые и модульные.
Шаг резьбы – это расстояние между соседними гребешками или впадинами одной и той же винтовой линии.
Шаг и основные параметры метрической резьбы измеряются в долях метра. Шаг дюймовой резьбы определяется количеством ниток на дюйм. У питчевой резьбы шаг измеряется в питчах (p''), что соответствует величине p''×π, мм. У модульной резьбы шаг измеряется модулем (m), что соответствует величине m''×π, мм.
По профилю различают следующие типы резьб: треугольные, в том числе метрические, у которых угол при вершине равен 60° (рис. 1, а), и дюймовые, у которых угол при вершине равен 55° (рис. 1, б); прямоугольные (рис. 1, в); трапецеидальные, или упорные (рис. 1, г, д) и круглые (рис. 1, е).
По числу заходов различают однозаходные и многозаходные резьбы, а по направлению захода винтовой линии – левые и правые.
Рис. 1. Различные по профилю типы резьбы
Для нарезания резьбы требуемого шага токарный станок настраивается таким образом, чтобы при повороте шпинделя с заготовкой на один оборот, резец переместился на шаг нарезаемой резьбы.
Рассмотрим кинематическую цепь передачи движения с оси шпинделя до резца (рис. 2). Связь начального и конечного движений кинематической цепи представляет собой баланс кинематической цепи (или, просто баланс). Уравнение баланса кинематической цепи имеет вид:
, (1)
где 1 об. шп. – один оборот шпинделя;
iТР – передаточное отношение трензеля (трензель – механизм изменения направления вращения вала подач, или реверса);
iГ – передаточное отношение гитары сменных шестерён ( 
);
iКП – передаточное отношение коробки подач;
tхв – шаг ходового винта;
tр – шаг резьбы.
Если принять передаточные отношения трензеля и коробки подач равными единице ( 
; 
), тогда формула (1) примет вид:
. (2)
Передаточное отношение гитары можно изменить используя набор сменных шестерён. Существуют следующие наборы сменных зубчатых колёс:
1. “чётный” набор, содержащий зубчатые колёса с числом зубьев, кратным двум: 20, 22, 24, …, 118, 120;
2. “пятковый” набор, содержащий зубчатые колёса с числом зубьев, кратным пяти: 20, 25, 30, …, 115, 120.
Для нарезания дюймовых резьб в каждом из наборов присутствует дополнительная шестерня со 127 зубьями.
Линейные перемещения суппорта при нарезании резьб осуществляются с помощью ходового винта, потому что винт не даёт проскальзывания и обеспечивает высокую точность перемещения резьбового резца. Хотя на станке присутствует ходовой валик, обеспечивающий такие же продольные перемещения, но цепь передачи движения с помощью ходового валика включает фрикционные муфты, которые не гарантируют точности перемещения резца. Передача движения от ходового винта к суппорту производится с помощью разъёмной маточной гайки, состоящей из двух половин (рис. 2).
Настройка гитары сменных шестерён
Преобразование передаточного отношения гитары в равное ему, но с числами, соответствующими числам зубьев колёс, производится с помощью следующих приёмов:
1) разложение числителя и знаменателя на простые кратные множители;
2) группировка произведения двух независимых дробей;
3) проверка полученных пар шестерен на сцепляемость зубьев.
Условия сцепляемости сменных колёс во избежание задевания промежуточными колёсами соседних валов:
a + b ³ c + 15 зубьев;
c + d ³ b + 15 зубьев;
Коэффициент 15 зубьев в неравенствах учитывает радиус посадочного места шестерни.
 |
Распространённые в машиностроении токарно-винторезные станки средней мощности имеют шаг ходового винта, равный 12 мм.
 |
Рис. 2. Кинематическая цепь ТВС при нарезании резьбы
Пример: Нарезать резьбу tр = 6 мм, если tхв = 12 мм.
Подобрать сменные зубчатые колёса гитары и проверить их на сцепляемость.
По формуле (2) находим передаточное отношение гитары колес:
.
Разложим числитель и знаменатель на простые сомножители:
.
Умножим сомножители числителя и знаменателя на одно и то же число:
.
Сгруппируем произведения двух независимых дробей:
.
Откуда имеем:
.
Значит, числа зубьев колёс 
; 
; 
; 
.
Найденные числа зубьев колёс не должны повторяться, так как в наборе имеется только поодной шестерне с определённым числом зубьев!!!
Проверим, выполняются ли условия сцепляемости:
;
.
Первое условие не соблюдается.
Исправить это можно следующим образом:
Если переставить местами сомножители, то дробь не изменится.
Запишем следующим образом:
,
затем снова проверим выполнение условий сцепляемости:
;
;
;
.
Условия выполняются, значит, подбор произведён правильно.
Такая настройка ведётся на станках, у которых либо отсутствует коробка подач, либо она – простейшая (с 
).
Современные станки имеют коробки подач с большой разрешающей способностью, что даёт возможность нарезать резьбу с шагом от десятых долей до нескольких миллиметров, при этом гитара сменных шестерён состоит всего из четырёх шестерён. Настройка на нарезание резьбы сводится к проверке последовательности сменных шестерён гитары и к установке рукояток коробки подач (КП) в определённое положение согласно настроечной таблице (табл. 1).
Пример использования таблицы:
Находим нужный шаг нарезаемой резьбы, например 3 мм. По настроечной таблице (находится на коробке подач станка) устанавливаем сменные шестерни A, B, C, D в необходимой последовательности. Определяем по таблице положение рукояток I, II, III, IV, соответствующее шагу нарезаемой резьбы tр = 3 мм, и переключаем рукоятки КП в нужное положение. Станок настроен для нарезания резьбы.
Таблица 1
Настроечная таблица станка 1616
| A | I | | | / | | | / | | | \ | | | | | \ | \ |
| B | II | | | | | / | | | / | / | / | \ | \ | / |
| C | III | | | | | / | / | / | \ | / | / | \ | | |
| D | IV | | | / | \ | \ | / | | | | | \ | / | | |
| tр, мм | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1.0 | |
| B | I | \ | | | \ | | | \ | / | \ | \ | / | / |
| A | II | | | | | / | | | / | / | / | \ | \ | / |
| C | III | | | | | / | / | / | \ | / | / | \ | | |
| D | IV | | | / | \ | \ | / | | | | | \ | / | | |
| tр, мм | 1.5 | 2.5 | 3.5 | 4.5 | 5.5 | ||||||
| A | I | | | / | | | / | | | \ | | | | | \ | \ |
| B | II | | | | | / | | | / | / | / | \ | \ | / |
| D | III | / | / | \ | \ | \ | | | \ | \ | | | / |
| C | IV | | | / | \ | \ | / | | | | | \ | / | | |
| tр, мм | 6.5 | 7.5 | 8.5 | 9.5 |
Приёмы нарезания треугольной резьбы
При нарезании резьбы происходит изменение внешних размеров резьбы (подъём резьбы) за счёт деформации и течения металла по направлению к свободному краю профиля. Поэтому номинальный наружный размер под резьбу следует несколько уменьшать, а внутренний – увеличивать в зависимости от пластических свойств материала и размеров профиля резьбы.
На выходе резьбы делается канавка 1 шириной до трёх шагов резьбы и глубиной немного больше высоты профиля (рис. 3) или предусматривается на такой же длине “сбег” резьбы.
Установка резца 3 должна производиться точно по высоте центров станка во избежание искажения профиля резьбы, а ориентирование его по отношению к заготовке делается по шаблону 2 (рис. 3). По этому же шаблону проверяется точность заточки профиля резца.
 |
Резьба нарезается за несколько проходов, число которых зависит от размеров резьбы. Например, для резьбы с шагом 2-3 мм делается 7-10 проходов. Последние три прохода – чистовые, выполняются при уменьшающейся глубине врезания.
Рис. 3. Установка резца по шаблону
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с теорией нарезания резьб.
2. Выполнить расчет шестерен по варианту, заданному преподавателем.
3. С помощью учебного мастера произвести настройку гитары шестерен и станка для одного из расчётных заданий и изготовить резьбу.
4. С помощью учебного мастера ознакомиться с настройкой станка на изготовление разных видов резьб.
Содержание отчета
1. Цель работы.
2. Материалы и оборудование.
3. Краткие сведения о резьбах и настройке оборудования.
4. Расчет индивидуального задания.
5. Краткий вывод по результатам работы.