Учебное пособие: Проектирование резьбонакатных затылованных роликов
а) внедрение витков в заготовку при постоянном межосевом расстоянии роликов без участия механизма радиальной подачи станка;
б) возможность сделать на окружности ролика по два-три заборных и калибрующих участка и, таким образом получать за один оборот роликов не одну, а две или три детали с резьбой;
в) более благоприятное профилирование накатываемой резьбы, что положительно сказывается на повышении точности обработки и улучшения качества поверхности.
При накатывании резьбы двумя роликами деталь устанавливается между двумя принудительно вращающимися роликами. Накатывание резьбы на детали происходит благодаря сближению роликов, которое осуществляется перемещением одного из роликов в радиальном направлении к детали и другому ролику.
Чтобы получить правильную по профилю и размеру резьбу, ролики должны быть точно установлены один относительно другого в осевом направлении. Вершина ниток резьбы одного ролика должна совпадать с центром впадины другого или против впадины одного должна быть вершина другого, в зависимости от числа заходов резьбы. В противном случае резьба получится с уступами и сдвоенная.
Правильный расчет (выбор) всех участков затылованного ролика, оказывает большое влияние на производительность процесса накатывания. От основных участков, заборного и калибрующего, зависят не только производительность процесса, но точность и качество изготавливаемой резьбы.
Заборная часть роликов (рис. 3.6.1) выполняется с затылованием по спирали Архимеда по всем элементам профиля резьбы ролика, имеющего те же высотные параметры, что и цилиндрический ролик.
Калибрующая часть ролика выполнена с диаметром, равным диаметру цилиндрического ролика; выходная часть выполняется затылованной по полному профилю резьбы.
В настоящее время в цехах МСП ВАЗа применяются резьбонакатные ролики с затылованным профилем с одним загрузочным участком. При выполнении совместной научно-исследовательской работы ТПИ-ВАЗ разработана усовершенствованная конструкция аналогичных роликов с двумя загрузочными участками, что значительно повысит производительность процесса.
Типовой чертеж новых роликов прилагается к настоящему РТМ-018.
1. Стали, применяемые для изготовления резьбонарезных роликов
Холодное накатывание резьб характеризуется высокими удельными давлениями на рабочий инструмент. Поэтому материалы, применяемые для изготовления накатного инструмента, должны обладать следующими свойствами: высокой износостойкостью, прочностью и сопротивлением пластической деформации; высокой износостойкостью; достаточной вязкостью и повышенной теплостойкостью. Опыт холодного накатывания показал, что инструмент, как правило, выходит из строя из-за разрушения, а не из-за износа. Поэтому при выборе сталей для накатного инструмента и их последующей обработке необходимо стремиться к получению максимальной прочности рабочей части инструмента.
Практика передовых заводов показывает, что при изготовлении инструмента для холодного накатывания рекомендуется применять стали Х12М, Х12Ф1, Х6ВФ и 55Х6В3СМФ (ЭП569). По классификации Ю.А. Геллера эти стали относятся к группе 3в – стали высокой прокаливаемости и с минимальными объемными изменениями после термообработки.
При накатывании резьб на заготовках из легированных термообработанных сталей HRC 33-37 применяется быстрорежущая сталь марки Р18.
Всесоюзным научно-исследовательским инструментальным институтом (ВНИИ) разработаны две новые стали 55Х6В3СМФ (ЭП569) и 80Х4В3М3Ф2 (ЭП570) для изготовления накатных роликов. Эти стали обладают более высокими показателями механических свойств и повышенной теплостойкостью.
Широкое применение высокохромистых инструментальных сталей типа Х12 для изготовления накатного инструмента объясняется более высокой прочностью их по сравнению со среднелегированными и высокоуглеродистыми сталями.
Высокое содержание углерода (1% и выше) при наличии 6-12% хрома и таких легирующих элементов, как молибден, ванадий и вольфрам, позволяет после закалки получать в этих сталях максимально твердую мартенситную основу с включением карбидных частиц. Такое сочетание структурных составляющих придает сталям относительно высокую прочность и износостойкость.
Недостатком сталей типа Х12 является грубая карбидная неоднородность. Ковкой и прокаткой карбидная неоднородность несколько снижается, но полностью не устраняется.
Стали Х6ВФ и 55Х6В3СМФ по сравнению со сталями типа Х12 за счет пониженного содержания хрома и углерода имеют значительно меньшую карбидную неоднородность.
Карбидная неоднородность в структуре металла инструмента, предназначенного для деформирования, ведет к резкому сокращению срока его службы. Как показали результаты исследований, карбидная неоднородность высокохромистых сталей оказывает существенное влияние на стойкость накатного инструмента: стойкость инструмента тем выше, чем меньше карбидная неоднородность стали. Разрушение накатного инструмента происходит прежде всего на участках скоплений карбидных включений.
Для оценки качества проката сталей типа Х12 и Х6ВФ разработаны 10-бальные шкалы карбидной неоднородности, которые вошли в ГОСТ 5950-63 под названием «Шкалы макро- и микроструктур». Шкала №2 предназначена для оценки карбидной неоднородности сталей марок Х12 Х12М Х12Ф1, шкала №3 – стали Х6ВФ. Как показала отечественная и зарубежная практика, эффективным средством повышения механических свойств ледебуритных сталей и стойкости инструмента является ковка заготовок с применением многократной осадки и вытяжки. Ковка приводит к раздроблению крупных избыточных карбидов, измельчению остатков ледебуритной сетки и равномерному распределению карбидов в структуре металла.
Степень карбидной неоднородности в поверхностном слое металла заготовок резьбонакатных роликов можно уменьшить путем ковки с многократной осадкой и вытяжкой. Карбидная неоднородность после ковки не должна превышать 1-3 балла.
Поковки для роликов изготовляются из отдельных заготовок, отрезаемых от штанг диаметром 100…150 мм.
Нагрев заготовок из сталей Х12М и Х12Ф1 под ковку рекомендуется производить по следующим стадиям:
4.1. предварительный прогрев в течение 30-45 минут при температуре печи 700°С;
4.2. повышение температуры печи до 850…900°С и выдержка при этой температуре также в течение 30…45 минут;
4.3. нагрев заготовок до температуры 1080±20°С (для стали Х12М допускается нагрев до температуры 1160±20°С);
4.4. выдерживание при этой температуре в течение 10…20 минут.
Для стали Х6БФ необходим медленный нагрев заготовок до 800…850°С и выдержка при этой температуре в течение 30…45 минут. Затем следует быстрый нагрев до 1050°С и выдержка при этой температуре 10…20 минут.