Нарезание цилиндрической резьбы - это процесс образование резьбы снятием стружки на наружных или внутренних поверхностях заготовок. Цилиндрическая резьба характеризуется профилем, шагом и диаметром. В зависимости от конфигурации профиля резьба бывает треугольной, трапецеидальной, прямоугольной и круглой.
Нарезание цилиндрической резьбы на токарном станке жестко связывает рабочую подачу F и частоту вращения шпинделя n между собой: их отношение ( F/n) соответствует шагу резьбы.
Шаг резьбы — это расстояние между двумя одноименными (т.е. правыми или левыми) точками двух соседних витков, измеренное параллельно оси резьбы.
На рис. 1, в такими точками являются точки А и A1 точки В и В1, точки С и С1 и т.д. Расстояние между этими точками, измеренное параллельно линии 00 (т.е. оси резьбы), и есть шаг резьбы, обозначаемый буквой S. Почти у всех резьб, принятых в машиностроении, шаг измеряется в миллиметрах. Существуют, однако, также резьбы, у которых шаг выражается числом витков резьбы на 1 дюйм ее длины. Кроме винтов, на токарном станке нарезаются червяки, имеющие модульный или питчевый шаг.
Рис. 1. Элементы профиля (а, б) и шаг резьбы (в)
Вообще применяются два метода нарезания цилиндрической резьбы:
- нарезание метчиком, применяемое при обработке центральных отверстий небольшого диаметра; отметим, что метчик следует крепить в специальном патроне с компенсатором смещений;
- нарезание токарным резцом, применяемое при обработке центральных отверстий большого диаметра и наружных поверхностей.
В токарных станках с ЧПУ для обеспечения возможности нарезания резьбы метчиком предусмотрено специальное кодирование перемещений инструмента по функции G63. Эта функция позволяет программировать вход метчика в отверстие; синхронный останов подачи и вращения в точке-адресе; дальнейшее включение реверса и выход метчика из отверстия. В качестве примера рассмотрим нарезание резьбы с шагом 1,5 мм и глубиной 40 мм:
...G0 X0 Z8 | Подвод метчика к исходной точке управляющей программы
G97 S100 => => G95 F1.5 | Подтверждение постоянной частоты вращения; задание подачи инструмента в мм/об
Z2 | Приближение метчика к детали
G63 Z-40 M3 | Вход в отверстие с вращением шпинделя по часовой стрелке
G63 Z2 M4 | Выход из отверстия с реверсивным вращением шпинделя
G0 Z8… | Отвод метчика к исходной точке управляющей программы
Нарезание цилиндрической резьбы токарным резцом на языке SINUMERIK-840D кодируется по типовому циклу CYCLE97. Параметры обработки вносятся в систему ЧПУ в виде группы обезличенных цифр так же, как и в CYCLE95. Ввод параметров обработки осуществляется с применением таблицы параметров цикла, которая вызывается на экран стойки ЧПУ виртуальной клавишей «ПЕРЕТРАНСЛИРОВАТЬ». Таблица помещается на экран дисплея станка совместно с графическим отображением цикла. Графическое отображение (рис. 2) дает зрительное восприятие характера и параметров обработки.
Рис. 2. Циклограмма нарезания резьбы резцом на станке с ЧПУ токарной группы
Пример заполнения таблицы параметров цикла CYCLE97 приведен ниже.
1 | Шаг резьбы Координата | 1,5 | Ввод
2 | Z начальной точки резьбы |0 | Ввод
3 | Координата Z конечной точки резьбы | -30 | Ввод
4 | Начальный диаметр резьбы D1 | 15,8 | Ввод
5 | Конечный диаметр резьбы D2 | 15,8 | Ввод
6 | Глубина резьбы | 0,8 | Вод
7 | Количество проходов резца | 4 | Ввод
8 | Длина отрезка захода | 2 | Ввод
9 | Длина отрезка выбега | 2 | Ввод
10 | Сторона обработки детали | Снаружи/Изнутри | -
11 | Тип проходов резца | С пост. сеч. Стружки / С постоянной подачей | -
Как и в CYCLE95, в CYCLE97 предусмотрено два способа ввода данных:
- клавишей «~» осуществляется выбор из предложенных вариантов;
- клавишей (Ввод) - ввод данных с клавиатуры.
Клавиша «~» позволяет осуществить выбор из четырех видов нарезания цилиндрической резьбы: резьба наружная или внутренняя, проходы резца с постоянной подачей на глубину или с постоянным сечением стружки.
Различные сочетания видов обработки кодируются цифровыми значениями (1...4), которые размещены в таблице CYCLE97 после остальных параметров:
- 1 - наружная резьба; постоянная подача на глубину;
- 2 - внутренняя резьба; постоянная подача на глубину;
- 3 - наружная резьба; постоянное сечение стружки;
- 4 - внутренняя резьба; постоянное сечение стружки;
Координаты точек начала и окончания резьбы по оси Z берутся непосредственно с эскиза обработки. В таблице предусмотрены раздельные ячейки для длин отрезков захода и выбега. Ниже приведен фрагмент управляющей программы обработки детали.
...G0 X20 Z8 | CYCLE97(1.5,0,-30,15.8, 15.8,0.8,4,2,2,3)
G97 S800 | M3 G0 X20 Z8...
Профиль резьбы
Винтовые резьбы, принятые на практике, образованы перемещением по боковой поверхности цилиндра не только треугольника, но и других плоских фигур (трапеций, квадрата и т. д.), выбираемых в зависимости от условий, в которых работает резьба. В соответствии с этим основным признаком, характеризующим резьбу, является ее профиль. Профилем цилиндрической резьбы называется сечение ее витка плоскостью, проходящей через ось цилиндра (т. е. диаметральной плоскостью), на котором образована резьба.
Элементы профиля резьбы
Элементами профиля резьбы являются его боковые стороны, угол, вершина и впадина. Углом профиля называемся угол между боковыми сторонами витка, измеренный в диаметральной плоскости. Этот угол (рис. 1, а) обозначается буквой α. Вершиной профиля называется линия, соединяющая боковые стороны его по верху витка (P, рис. 1, а , б).
Впадиной профиля называется линия, образующая дно винтовой канавки (R, рис. 1, а, б). Очертания вершины и впадины могут быть плоско-срезанными (рис. 1, а) или закругленными (рис. 1, б).
Диаметры резьбы
Различают три диаметра резьбы: наружный, внутренний и средний. Наружным диаметром резьбы (d) называется диаметр цилиндра, описанного около боковой поверхности резьбы. Для болта наружный диаметр соответствует диаметру по вершинам профиля (рис. 3, а), измеренному перпендикулярно к оси резьбы, а для гайки — по впадинам профиля (рис. 3, б).
Внутренним диаметром резьбы (d1) называется диаметр цилиндра, вписанного в резьбовую поверхность. Для болта внутренний диаметр соответствует диаметру по впадинам профиля (рис. 3, а), измеренному перпендикулярно к оси резьбы, а для гайки — по вершинам профиля (рис. 3, б).
Средним диаметром резьбы (d2) называется диаметр цилиндра, соосного с резьбой, образующие которого делятся боковыми сторонами профиля на равные отрезки. На рис. 3, в этот цилиндр, имеющий общую ось с резьбой, показан штрих-пунктирными линиями. На рисунке АВ = ВС = CD и т.д., а поэтому d2 — средний диаметр.
Рис. 3. Диаметры резьбы: наружный и внутренний (а, б) и средний (в)
Угол подъема резьбы
При нарезании цилиндрической резьбы на токарном станке необходимо учитывать угол ее подъема. Углом подъема называется угол, образованный направлением резьбового выступа резьбы с плоскостью, перпендикулярной к его оси.
Этот угол определяется по формуле: tgφ = S/πd2,
где φ — угол подъема резьбы в град; S — шаг резьбы в мм; π = 3,14; d2 — средний диаметр резьбы в мм.
Правая и левая резьбы
По направлению витка различают правые (рис. 4, б) и левые (рис. 4, а) резьбы.
Если подъем резьбы винта, положенного на ладонь правой руки, совпадает с направлением отогнутого большого пальца, эта резьба правая. Совпадение подъема резьбы с направлением отогнутого большого пальца левой руки указывает, что данная резьба левая.
На винт с правой резьбой гайка наворачивается при вращении вправо (по часовой стрелке), на винт с левой резьбой — при вращении влево (против часовой стрелки).
Рис. 4. Левая (а) и правая (б) резьбы.
