Новые конструкции деформирующих метчиков

УДК 621.993.2

НОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ДЕФОРМИРУЮЩИХ МЕТЧИКОВ

Ф.Н. Канареев, П. А. Новиков, А.В. Шебалков

Рассматриваются новые конструкции деформирующих метчиков, позволяющие производить переточки заборного участка, что, в свою очередь, увеличивает стойкость. Исключено смещение резьб заборного и калибрующего участка. Приводятся зависимости для определения конструктивных параметров.

Ключевые слова: метчик, точность, конструкция.

Резьбовые соединения имеют широкое применение и составляют 60...80% от общего числа сопряжений в приборо- и машиностроении, их работоспособность в основном обуславливается качеством внутренней резьбы. Точностные характеристики внутренних резьб малых диаметров в большинстве случаев вынуждены выдерживать не в соответствии с требованиями эксплуатации, а с учетом возможностей технологии их изготовления. Удельный вес трудоёмкости образования таких резьб на предприятиях приборостроения в общем объёме обработки составляет 8-10 и более процентов. Операции образования таких резьб выполняются в конце технологического процесса механической обработки деталей или целых узлов, себестоимость которых на данной стадии высока. Выход размеров внутренних резьб за пределы допусков или поломка метчика приводит к появлению брака, что вызывает большие потери в производстве. В связи с этим проблема совершенствования процесса резьбонарезания имеет большое практическое значение.

Образование внутренних резьб малых диаметров М2-М6 является одним из наиболее сложных процессов металлообработки по сравнению с однолезвийной обработкой. В силу конструктивных ограничений метчики имеют несовершенную геометрию рабочей части, прочность которой в большинстве случаев оказывается недостаточной, подвод СОЖ и отвод стружки из зоны обработки затруднены. Обработка происходит практически «всухую», что уменьшает стойкость инструмента и заставляет снижать скорость резьбообразования. Внутренние резьбы малых диаметров образуются за относительно малый промежуток времени, в течение которого изменяется взаимное расположение поверхностей инструмента и получаемой поверхности, исполнительных механизмов станка, состояние рабочих поверхностей инструмента.

Внутренние резьбы малых диаметров получают методами резания и пластической деформации.

Для мелкоразмерных метчиков особенно важным является выбор конструкции и условий эксплуатации. В настоящее время известно большое количество конструкций метчиков и схем резания, рекомендации

предназначены для узких областей применения, где они могут быть эффективны. Наличие большого количества разнообразных предложений по модернизации метчиков обусловлено их применением в промышленности, низкой надежностью и является показателем того, что проблема образования внутренних резьб малых диаметров не решена.

Согласно литературным данным, этот метод обеспечивает высокое качество (по точности, шероховатости поверхности, прочности) и стабильность процесса их образования, повышение производительности по сравнению с получением резьб режущими метчиками.

Промышленности требуется, чтобы такой массовый инструмент, как метчики (режущие и деформирующие), был прост и дешев в изготовлении.

Все это явилось основной причиной критического подхода к деформирующим метчикам в производственных условиях, их ограниченного внедрения в различных отраслях промышленности.

Для повышения качества внутренних резьб и стабильности процесса образования пластическим деформированием требуется проведение дополнительных исследований по разработке конструкций и технологии изготовления деформирующих метчиков [1, 2].

У известных конструкций деформирующих метчиков имеет место искажение шага по вершинам витков в переходной зоне, что является одним из главных конструктивных недостатков бесстружечных метчиков с конической заборной частью.

Искажение образуется вследствие того, что шлифовальный круг участвует одновременно в двух движениях: горизонтальном (вдоль оси инструмента) и вертикальном (по коническому копиру). Сложение указанных движений приводит к подрезанию кругом профиля и смещению вершины витка в переходной зоне на величину АР, в результате чего положение фактического профиля на заборной части не соответствует теоретическому. Разница в положениях профилей приводит к тому, что заборная и калибрующая части метчика имеют как бы две разные резьбы, имеющие одинаковый шаг, но смещенные относительно друг друга на величину АР .

Р а

АР = -tgфxtg2.

Из формулы (1) следует, что с увеличением угла заборного конуса и шага резьбы возрастает и смещение резьб на заборной и калибрующей частях, что приводит к явлению «налипания» обрабатываемого материала на рабочей поверхности метчика в переходной зоне, и, как следствие, браку обрабатываемых деталей и выходу инструмента из строя.

Конструкция рабочей части деформирующего метчика может быть получена выполнением на рабочей части затылованной цилиндрической резьбы с постоянным винтовым параметром. Заборный участок образуется лысками на вершинах рабочих граней, повернутых на угол ул в сторону

(рис. 1, 2), противоположную направлению «ввинчивания» метчика, а также повернутых в указанных плоскостях на угол Ф (зависящий от требуемой длины заборного участка) относительно оси симметрии метчика [3]. Образование резьб такими метчиками возможно при соблюдении вполне определенных геометрических соотношений между параметрами метчика (величиной затылования £3, углами наклона лысок у, Ф) и величинами

недореза а.

Для расчета геометрических параметров рабочей части рассмотрим четырехгранный метчик.

Рис. 1. Общий вид деформирующего метчика [3]

Рис. 2. Рабочая часть деформирующего метчика: а - конструкция; б - поперечное сечение; в - продольное сечение

Расстояние Нл, между двумя противолежащими лысками, измеренное в плоскости поперечного сечения А-А (рис. 3), проходящего через первый виток рабочей части, принимается равным (рис. 3,а):

Нл = Nк х008(45°-ул), где Нк - ширина поперечного сечения рабочей части, измеренная по вершинам впадин:

Нк = Д -2£з.

317

Величина затылования к3 может быть определена приближенно (рис. 3, б) по зависимости:

р

к3 » — хtg60o « 0,433Р,

либо через величины теоретического наружного диаметра вершин рабочих выступов

р

А = й2 + - х tg60o ,

то есть к3 = (А) -Ык)/2, где Ык « й

отв •

Рис. 3. Расчетные схемы для определения конструктивных параметров: (а) - поперечного сечения; (б) - величины затылования

Таким образом, расчетная величина затылования

к3 = (А0 -йотв)/2. Длину заборного участка /3 метчиков с наружным конусом для обработки глухих отверстий рассчитывают, исходя из регламентированной величины недореза а и геометрических параметров отверстия и метчика (рис. 4).

/3 = х = а + Пк - тк,

тк = у х tg52,5o, пк = йоту2 х tg30o,

отсюда

/3 = а + (йотв хtg30o -йхtg52,5o)/2.

Для метчиков, не имеющих наружного конического центра, длина заборного участка /3 принимается равной а.

318

Рис. 4. Расчетные схемы для определения длины заборного участка исходя из регламентированной величины недореза: а - для метчиков с наружным конусом; б - для метчиков, не имеющих наружного конуса

Угол наклона плоских лысок Ф (рис. 5) может быть определен по формуле:

4 - нп Ф = arctg- л

21

3

3

4

Рис. 5. Расчетная схема определения угла наклона плоских лысок

Минимальная величина наклона плоских лысок относительно вершин рабочих граней y л min вычисляется из условия, что передняя точка

вершины второго зуба первого витка заборного участка

h ^

У л min = arctg-

AB - h

где AB = N x cos45°, а величина h определяется из рис. 6.

319

Рис. 6. Расчетные схемы для определения величины h

Из рис. 6 следует

е = с xtgú, 2(7i-e) h

или

АВ AB-h [h'J -h(AB/2 + e)+exAB = 0, отсюда

АВ + 2е

h =

-4аВ2+ 4e¿

2 , а 2

Диаметр отверстия под резьбообразоваиие может быть определен по зависимости

¡с/2

'отв~\\ о

2РхсоьЗО

По мере износа зубьев заборного участка производят переточку метчика (шлифование лысок), в результате этого заборный участок смещается в осевом направлении. Переточки выполняются до тех пор, пока дли-

на калибрующего участка не становится равной пяти шагам резьбы. Для лучшего поступления смазки в зону контакта инструмента с обрабатываемыми поверхностями на боковых гранях рабочей части выполняются канавки параллельные оси метчика.

Список литературы

1. Меньшаков В.М. Бесстружечные метчики. М.: Машиностроение, 1976. 166 с.

2. Метчики бесстружечные ГОСТ 18839-87.

3. А. с. 1563827 СССР. Метчики / Ф.Н. Канареев, С.П. Машин, А.О. Харченко. Опубл. 15.05.90. Бюл. № 18.

Канареев Феликс Николаевич, канд. техн. наук, доц., irinarudkovskaya@,mail.ru, Россия, Севастополь, Севастопольский государственный университет,

Новиков Павел Анатольевич, канд. техн. наук, доц., irinarudkovskaya@mail.ru, Россия, Севастополь, Севастопольский государственный университет,

Шебалков Александр Владимирович, зам. главного технолога, irinarudkovskaya@mail.ru, Россия, Симферополь, «Завод Фиолент»

NEW DESIGNS OF DEFORMABLE WRENCHES F.N. Kanareev, P.A. Novikov, A.V. Shebalkov

Devoted to the consideration of new designs of the deformable wrenches that allow for regrinding of the intake site that, in turn, increases durability. An offset of threads of the intake and calibration sites are excluded. Dependencies are provided to determine design parameters.

Key words: wrench, precision design.

Kanareev Feliks Nikolaevich, candidate of technical science, docent, irinarudkovs-kaya@mail.ru, Russia, Sevastopol, Sevastopol State University,

Novikov Pavel Anatolievich, candidate of technical science, docent, irinarudkovs-kaya@mail.ru, Russia, Sevastopol, Sevastopol State University,

Shebalkov Aleksandr Vladimirovich, deputy of main technologist, irinarudkovs-kaya@mail.ru, Russia, Simferopol, JSC «ZAVOD «PHIOLENT»