Тема: Технологія обробки ходових гвинтів

План

1.Службове призначення ходових гвинтів

2.Матеріали для ходових гвинтів

3.Технологічний процес виготовлення ходових гвинтів

 

1.Службове призначення ходових гвинтів

Ходові гвинти верстатів призначені для перетворення обертального руху в поступальний з допомогою спряженої з ним гайки.

Ходовий гвинт є однією з ланок багатоланкового розмірного ланцюга, який забезпечує точність переміщення супортів.

Профіль ходових гвинтів може мати форму трапеції, прямокутника і трикутника. Найбільш придатними рахуються гвинти з різьбою у вигляді трапеції, яка більш міцна за прямокутну і дозволяє з допомогою розрізної гайки регулювати осьові зазори. Крім того нарізання і шліфування такої різьби значно простіше ніж прямокутної. Однак, відхилення переміщення, зумовлене радіальним биттям ходового гвинта значно менше, якщо різьба – прямокутна. Тому, для особливо точних переміщень використовують прямокутні різьби.

Ходові гвинти володіють недостатньою жорсткістю, так як їх довжина набагато більша за їх діаметр, саме тому при їх обробці під дією сил різання і їх власної ваги виникають деформації. Все це викликає деякі труднощі при виготовленні гвинтів.

На даний час в верстатобудуванні, осбливо у верстатах з ЧПУ, почали використовувати гвинтові пари кочення, які складаються із ходового гвинта і гайки, спряження між якими створюється з допомогою кульок.

Профіль гвинтових канавок і гайок може бути півкруглим і арочним. У першому випадку профіль різьби відповідає профілю бігової доріжки кулькових підшипників. Недолік такого профіля – це невизначеність кута контакту. Арочний профіль створює чотирьохточковий контакт кульок, що забезпечує постійність кута контакту.

 

2.Матеріали для ходових гвинтів

До матеріалу ходових гвинтів висуваються вимоги високої стійкості до спрацювань, доброї обробляємості і стану постійної рівноваги внутрішніх напружень ,щоб запобігти деформації в процесі експлуатації.

Серед рекомендованих для ходових гвинтів сталей підібрати сталь, яка повністю відповідала б перераховоним вище вимогам, майже неможливо. Ходові гвинти ковзання переважно виготовляють зі сталей А40Г і У10А без термічної обробки та із сталей ХВГ, 7ХГ2ВМ зі зміцненням об’ємним закалюванням. Сталі У10А і У12А добре оброблюються, вирізняються високою стійкістю до спрацювань і під час термічної обробки не дають залишкових напружень. Заготовки піддають відпалу  до отримання структури зернистого перлиту і твердості НВ 170…187.

Ходові гвинти пар кочення виготовляють із легованих сталей ХВГ або азотованої сталі 30Х3ВА і піддають термічній обробці до HRC 59…63.

У якості заготовок використовують, переважно, пруток відрізаний від сортового матеріалу діаметром, максимально наближеним до розрахункового діаметру заготовки гвинта.

Основними базами ходового гвинта у виробі є його опорні шийки і опорні буртики, а опорною поверхнею – поверхня гвинтової різьби. Необхідно забезпечити потрібну точність розміщення робочої поверхні відносно основних баз.

Так як, технологічними базами при виготовленні ходових гвинтів є центрові отвори осі гвинта, то для уникнення деформацій, що виникають під впливом сил різання і під дією власної ваги, створюється додаткова подвійна направляюча технологічна база, якою є зовнішня поверхня гвинта. Ця обставина потребує обробки зовнішньої поверхні з високою точністю.

 

3.Технологічний процес виготовлення ходових гвинтів

Типові ТП механічної обробки ходових гвинтів ковзання розглянемо на прикладі обробки ходового гвинта токарного верстата.

005. Токарна. Підрізати торці і зацентрувати. Обробка проводиться на токарному верстаті з переустановом або на фрезерно-центрувальномуверстаті.

010. Токарна. Проточити циліндричну поверхню і підрізати торець фланця.

015. Токарна. Точити канавку, обточити гострі кромки і фаски.

020. Шліфувальна. Шліфувати шийки гвинта попередньо.

025. Токарна. Нарізати різьбу.

030. Токарна. Прорізати поверхню по внутрішньому діаметру різьби, зняти фаски.

035. Свердлильна. Свердлити конусний отвір під штифт.

040. Шліфувальна. Шліфувати шийки вала остаточно.

045. Токарна. Правити гвинт, проточити бокові стінки різьби, зняти фаски по ниткам різьби.

050. Токарна. Нарізати різьбу остаточно.

055. Шліфувальна. Шліфувати шийки гвинта остаточно.

Інколи, з метою зменшення залишкової деформації, викликаної чорновою обробкою, гвинти піддають термічній обробці – старінню. Старіння, переважно, проводять у печах шахтового типу. Заготовки великої довжини зацентровують на токарних верстатах по черзі з обох сторін.

Для створення додаткової технологічної бази – зовнішньої поверхні ходового гвинта, заготовку шліфують на безцентрово- або круглошліфувальних верстатах в центрах. Різьбу на ходових гвинтах нарізають декількома методами: фрезеруванням, вихровим нарізанням і з допомогою різця на токарно-гвинтонарізному верстаті. Ці два методи – найбільш продуктивні, але використовуються лише для чорнової обробки. Ходові гвинти нарізають на токарних різьбонарізних верстатах різноманітними прорізними і профільними різцями. Фрезерування різьби на різьбофрезерних верстатах виконується дисковою фрезою з прямолінійними різальними кромками застосовують для чорнової обробки. Різьбу на різьбофрезерних верстатах нарізають фрезами із швидко ріжучої сталі при швидкості 40…50 мм/зуб. Якщо фреза оснащена пластинами із твердого сплаву, то це значно підвищує продуктивність обробки завдяки підвищенню швидкості.різання до 180…200 м/хв.

Все більше поширення знаходить вихрове нарізання різьби.

Цей спосіб полягає у тому, що під час обертання оброблюваної заготовки і паралельному русі різцевої головки вздовж її осі з певним кроком за один оберт заготовки здійснюється результуючий рух по гвинтовій лінії. Вісь різцевої головки зміщена паралельно осі оброблюваної заготовки на величину Е, тому процес нарізання виходить переривчастим.

Різцева головка являє собою дискову фрезу внутрішнього торкання із вставленими в неї двома, чотирма чи шістьма різцями, профіль яких відповідає профілю різьби, що нарізується.

При вихровому нарізанні ріжучі кромки кожного різця знаходяться у контакті з оброблюваною поверхнею заготовки тільки на деякій частині кола. По іншій, більшій частині кола різці проходять у повітрі і охолоджуються, що підвищує їх стійкість. Вихрове нарізання можна виконувати, як на спеціальних верстатах, так і на звичайних токарних, якщо  вони оснащені спеціальними різцевими головками з окремим приводом.

Вихрове нарізання проходить при порівняно високих режимах обробки. Так, ходові гвинти які виготовленні із сталі А40Г,оснащені пластинами із твердого сплаву, нарізують зі швидкістю різання 250…300 м/хв (при стійкості 60 хв). Подача 0.2…0.5 мм/об різця.

Порівняно з фрезеруванням різьби вихрове нарізання різцями з пластинами із твердого сплаву з використанням охолодження більш продуктивне і дає малу шорсткість поверхні і знижує деформування різьби.

Зменшити шорсткість і підвищити точність різьби можна збільшенням кількості різців в інструментальній головці і спеціальним розподіленням між ними елементів обробки різьби. Так, при використані головки із чотирьох різців два протилежно розташовані різці обробляють поверхню по внутрішньому діаметру, третій профілює різьбу, а четвертий зачищує і знімає задирки.

При нарізанні різьби у ходових гвинтів великої довжини, коли в якості технологічних баз використовують центрові отвори і додатково прошліфовану зовнішню поверхню, на яку надівають дві втулки спеціального люнета, встановленого на супорті верстата, між якими, як між двома опорами проводиться різання.

Контроль ходових гвинтів проводять по наступних параметрах точності: зовнішній і внутрішній діаметри, відхилення  від круглості і від профіля поздовжнього січення поверхонь, кут профіля, крок різьби контролюють в залежності від класу точності ходових гвинтів різними вимірювальними пристроями: скобами зі звітними пристроями, профільними шаблонами, спеціальними вимірювальними мікроскопами, пристроями для контролю похибок і кроку.

 

Питання для самоконтролю

1.Яке службове призначення ходових гвинтів?

2.Які види матеріалів використовують для ходових гвинтів?

3. Якими методами нарізають різьбу на ходових гвинтах?

4.Які основні бази ходового гвинта?