Накатка резьбы: технологии и особенности

Ответы на распространенные предубеждения

Болты с накатанной резьбой имеют ограничения по использованию. Абсолютное большинство механизмов и конструкций может монтироваться болтовыми соединениями с накатанной резьбой. Исключение – единичные механизмы и оборудование специального назначения, но для них специально накатывать резьбу и так экономически невыгодно. 

Меньший диаметр тела болта с накатанной резьбой оказывает негативное влияние на прочность соединения. Самая слабая часть болта – участок с резьбой. По его диаметру выполняются инженерные расчеты. Поскольку в этих местах линейные параметры нарезанной и накатанной резьбы одинаковы, то ни о каком уменьшении не может быть речи. Наоборот, в процессе накатки существенно улучшаются эксплуатационные свойства металла, что делает резьбу устойчивее ко всем нагрузкам, в том числе в условиях повышенных температур при воздействии динамических разнонаправленных усилий. 

Гладкие поверхности накатанной резьбы становятся причиной самопроизвольного ослабления соединения. На самом деле все наоборот, чем поверхности ровнее – тем надежнее затягивание. Дело в том, что при закручивании гладкой резьбы расстояние между поверхностями настолько уменьшается, что фиксация положения выполняется за счет молекулярных сил притяжения. Одновременно уменьшается износ поверхностей, даже после многократного закручивания/откручивания шатания, в отличие от резьбы нарезкой, в катанных болтовых соединениях не появляются. 

Выберите регион

Россия

• Алтайский край
• Белгородская область
• Брянская область
• Владимирская область
• Волгоградская область
• Вологодская область
• Воронежская область
• Ивановская область
• Иркутская область
• Кабардино-Балкарская Республика
• Калужская область
• Кемеровская область
• Кировская область
• Краснодарский край
• Красноярский край
• Курганская область
• Курская область
• Ленинградская область
• Липецкая область
• Московская область
• Нижегородская область
• Новгородская область
• Новосибирская область
• Омская область
• Оренбургская область
• Орловская область
• Пензенская область
• Пермский край
• Псковская область
• Республика Адыгея
• Республика Башкортостан
• Республика Дагестан
• Республика Коми
• Республика Крым
• Республика Марий Эл
• Республика Татарстан
• Республика Хакасия
• Ростовская область
• Рязанская область
• Самарская область
• Саратовская область
• Свердловская область
• Смоленская область
• Ставропольский край
• Тамбовская область
• Тверская область
• Томская область
• Тульская область
• Тюменская область
• Удмуртская Республика
• Ульяновская область
• Челябинская область
• Чувашская Республика
• Ярославская область

Какие параметры резьбонакатных роликов специалисты определяют при проектировании? Особенности расчетов

При проектировании резьбонакатных роликов специалисты решают следующие основные задачи.

1. Расчет параметров резьбового профиля.

2. Расчет числа заходов резьбы.

3. Расчет величины фаски.

4. Расчет ширины инструментов.

5. Определение наружного и среднего диаметров.

6. Определение параметров заборной, калибрующей и сбрасывающей частей рабочей поверхности.

7. Выбор формы пазов в зависимости от типов транспортирующих устройств, расчет характеристик загрузочно-разгрузочных участков.

Углубимся в детали.

1. Расчет параметров профилей резьбонакатных роликов

Предполагает расчет таких характеристик, как:

1. максимальная высота головки профиля;

2. минимальная высота ножки профиля;

3. радиус закругления;

4. предельно допустимая высота изношенного профиля;

5. минимальный радиус закругления вершины головки (для резьб с углом профиля 60°).

2. Расчет числа заходов резьбы

При использовании резьбонакатных роликов применяют ручную или механическую загрузку заготовок. Используемая в конкретной ситуации технология влияет на расчеты.

1. В первом случае число заходов резьбы зависит от межосевых расстояний шпинделей резьбонакатных станков. Для расчета берут наибольшее и наименьшее значения.

2. При применении оборудования с автоматической загрузкой заготовок оптимальное число заходов резьбы определяют в зависимости от наименьшего и наибольшего диаметров роликов, которые допускается устанавливать на станки конкретной модели.

3. Расчет величины фаски

На нее оказывает влияние величина сбега резьбы детали. Для расчета величины фаски инженеры предварительно определяют угол ее наклона, а также высоту профиля резьбы.

4. Расчет ширины инструментов

Для решения этой задачи специалистам нужны значения таких характеристик резьбонакатных роликов, как:

1. шаг резьбы;

2. величина фаски;

3. длина обрабатываемой заготовки.

Важно! Необходимо использовать ролики ширина которых не превышает предельный показатель, указанный в паспортных данных применяемого в конкретном случае станка.

5. Определение наружного и среднего диаметров резьбонакатных роликов

Для расчета наружного диаметра требуются следующие данные.

1. Средний диаметр резьбы заготовки.

2. Внутренний диаметр резьбы заготовки.

3. Число заходов резьбы, определенное при решении задачи №2.

При расчете средних диаметров резьбонакатных роликов специалистам также нужно знать высоту головок профилей инструментов.

6. Определение параметров заборной, калибрующей и сбрасывающей частей рабочей поверхности

При проектировании заборных частей инженеры рассчитывают 2 основных параметра.

1.  Величина затылования. На нее оказывают влияние такие характеристики роликов, как:

1. теоретическая величина затылования;

2. величина запаса;

3. высота головки резьбового профиля;

4. минимальный средний диаметр накатываемой резьбы;

5. диаметр обрабатываемой заготовки.

2.  Угол заборной части. Для его расчета нужны:

1. величина наружного диаметра ролика, полученная при решении задачи №5;

2. средний диаметр накатываемой резьбы;

3. величина подачи на оборот;

4. общая величина затылования, полученная при решении задачи №4.

Этим углом ограничивается длина затылованного участка.

Важно! Величины подач выбирают по таблицам. Вот, например, рекомендуемые параметры для обработки заготовок и изделий, выполненных из труднообрабатываемых материалов.

Изображение №3: таблица для выбора величин подач

Главным образом на параметры калибрующей части влияет число оборотов заготовки, требуемого для калибрования резьбы. Самая важная характеристика этой части рабочей поверхности — ее угол.

Для его расчета нужны:

1. число оборотов для калибрования;

2. средний диаметр резьбы ролика, полученный при решении задачи №5;

3. средний диаметр резьбы детали.

Переходим к особенностям расчета сбрасывающих частей. Их самая важная характеристика — число оборотов детали, необходимое для того, чтобы заготовки выходили из зон накатывания без ударов. Его рекомендуется принимать равным 0,8.

Это значение используется при расчете величины угла сбрасывающей части. Для его вычисления инженерам нужны средние диаметры резьб детали и инструмента.

Еще одна важная характеристика сбрасывающей части — радиус ее конца. На его значение напрямую влияет величина затылования этого участка рабочей поверхности. При увеличении параметра радиус уменьшается.

Устройство и параметры накатных роликов

Ролики накатные – диски цилиндрической формы, изготовленные из легированных марок сталей, на поверхности которых имеется определенного вида резьба или витки кольцевого типа. Размеры ролика накатного типа зависят от следующих факторов:

• вида накатываемой резьбы (одно- или многозаходная);
• способа накатывания (тангенциальный, осевой, радиальный);
• применяемого резьбонакатного оборудования (полуавтомат, автомат, головка).

Тангенциальный способ накатывания является высокопроизводительным и выполняется подачей роликов в количестве двух штук, при этом каждый из них имеет свою окружную скорость, с одинаковой скоростью или в специальных центрах. Различают ролики накатные цилиндрического и затылованного типа. У последних, помимо элементов заборного и калибрующего типа, имеется еще и сбрасывающий элемент, что ускоряет процесс нарезания и делает возможным обработку одновременно 2 заготовок или нанесения ее с двух сторон. Осевой способ накатки применяют при необходимости накатать резьбу на заготовку большой длины. Самым распространенным способом накатки является радиальный. При этом ролики цилиндрической формы используются для накатки наружной и внутренней резьбы. Они должны соответствовать требованиям ГОСТ 9539-72. Чаще всего используются изделия с посадочными отверстиями 45, 54, 63 или 80 мм.

Материалом для изготовления накатного инструмента служат стали, в составе которых хром, ванадий, молибден и другие тугоплавкие элементы: Х12М, Х6ВФ, Х12Ф1, 6Х6В3МФС, Р18, Р6М5, Р18. При этом твердость поверхности должна быть в пределах 58÷61 HRC. Ролик накатный выдерживает давление до 1400 МПа, при этом точность изготовления составляет 0,1 мм.

Основные параметры изделия следующие:

• диаметр внешнего профиля резьбы, указываемый в мм;
• диаметр внутренний по впадинам;
• угол профиля в градусах;
• ширина;
• размеры паза – ширина и глубина;
• шаг и длина резьбы.

Накатка плашками

Данная технология, напротив, успешно применяется на метизных производствах при серийном выпуске крепежных изделий с обычной точностью. Применение плоских плашек отличается высокой производительностью, при этом требуя подключения простого по своему устройству оборудования. Это обеспечивает и надежность рабочего процесса, и универсальность при изготовлении разных по типоразмеру деталей. Например, диапазон диаметров под накатку резьбы в данном случае будет составлять 1,7-33 мм. Максимум по длине резьбы составит 100 мм, а шаговый отступ находится в рамках 0,3-3 мм. Из негативных сторон применения плашек можно назвать низкие показатели твердости деталей, поскольку оснастка работает только с материалами, предел прочности которых не превышает 900 МПа. С другой стороны, плашки специальных модификаций дают возможность выполнения накатки на самонарезающихся шурупах и винтах за один резьбовой проход.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАКАТКИ РЕЗЬБЫ. ПРЕИМУЩЕСТВА РЕЗЬБОНАКАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Производимый нами спектр высококачественных машин для накатки резьбы выполнены для производства различных видов накатки на прутках диаметром до 120мм, а также стальных или алюминиевых трубах диаметром до 153мм.

1. Машины изготавливаются по новейшей японской технологии и обеспечивают высокую производительность и высокое качество продукции.  При высокотехнологическом дизайне также обеспечивается полный и простой гидравлический контроль сквозной (установленной и удлиненной длин) накатки и врезной (фиксированной и ограниченной) накатки резьбы.
2. Машины предназначены для широкого спектра видов накатки резьбы: шпилек, шурупов большой длины, шурупов ACME, шпонок, шпинделей, крепежных изделий, частей велосипедов, мотоциклов, автомобилей, электрических вентиляторов, арматуры и т.д.  Возможность производства такого широкого спектра продукции отличает наши машины от других аналогов.
3. Основной каркас машин является устойчивой и крепкой конструкцией, изготовленной из литого железа, со снятыми деформациями .
4. Устойчивое и ровное движение подачи: рельсы скольжения отлиты вместе с каркасом машины как одна часть, и точно загрунтованы, что гарантирует отсутствие скачков, вибрации и быстрого износа при процессе накатки.
5. Точная передача: ствол червячного привода с точной резьбой термически обработан и упрочнен.  Он включает специальное фосфорно-бронзовое червячное  колесо для ровной устойчивой передачи.
6. Диапазон скольжения и величина подачи могут регулироваться.  Гидравлическое давление подачи также может быть отрегулировано в зависимости от вида операции.
7. Мощное давление накатки (регулируется), и гидравлический привод обеспечивают высокую мощность оборудования, а также возможность накатки большого спектра резьбы разных размеров.
8. Различные шпиндельные скорости дают большие возможности для накатки различных видов и размеров резьбы.  Также, повышается производительность, срок жизни накатных роликов и качество продукции.
9. При врезной накатке время цикла накатки может регулироваться, и контролироваться таймером.  Это обеспечивает возможность простой регулировки при накатке частой и редкой резьбы.  При необходимости, цикл может быть прерван, и быстро перестроен.
10. Согласно форме обрабатываемой продукции, центральные опоры могут быть подогнаны с двух концов во время процесса накатки для того чтобы модифицировать концентричность обрабатываемой детали.
11. Накатные ролики высочайшего качества изготовлены из специальной инструментальной твердосплавной стали высшего класса HITACHI SLD2 (JIS SKD-11), прошедшей термическую обработку в японской вакуумной закалочной печи, и обеспечивающей длительность рабочей жизни, твердость и силу.  Сталь для изготовления накатных роликов поставляется из Японии, а также США и Европы.  Профиль резьбы высекается на резьбо-шлифовальных станках REISHAUER (пр-во Швейцария)и MATRIX (пр-во Великобритания).  Строгий контроль качества обеспечивает длительную рабочую жизнь роликов , а также высокую точность изготовления, что обеспечивает высокое качество производимой продукции.    Высокая точность и качество изготовления накатных роликов позволяет использовать их для изготовления многих видов продукции, в том числе шпилек, шурупов, трансмиссионных валов автомобилей, велосипедов, мотоциклов, а также различных инструментов.
12. В состав оборудования включен блок автоматической подачи и разгрузки.  Это устройство изготавливается по специальному дизайну, соответствующему размерам и форме продукции заказчика.

ОСОБЕННОСТИ РЕЗЬБОНАКАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

• накатка резьбы производится двумя накатными роликами, что обеспечивает высокотехнологический процесс холодной ковки, при котором формируются волокна металла, вместо резки, которая происходит на обычном токарном станке.
• преимущество процесса холодной ковки не только в большой скорости и высокой точности в массовом производстве продукции, но также в достижении большого предела прочности на разрыв, предела прочности при сдвиге и износостойкости.  При таком процессе достигаются гораздо лучшие показатели чем при обычной нарезке.
• предлагаемый нами накатный инструмент соответствуют высочайшим требованиям точности мирового стандарта.
• все преимущества холодной ковки воплощены в наших станках : непрерывное направление волокна материала и усиление поверхности, высокий класс обработки поверхности, высокая скорость производительности и сокращение расходов.

Главные отличия технологий

Как видно из приведенной информации, не все типы резьбовых соединений можно создавать накатыванием. Кроме того, резьбонакатка и резьбонарезка имеют значительные отличия по экономическим показателям. 

1. Производительность. По этой характеристике резьбонакатка превосходит резьбонарезку. Процесс накатки легче полностью автоматизировать, крепеж изготавливается без влияния человеческого фактора.

2. Экономическое обоснование. Сложность изготовления и дороговизна приспособлений окупается только в случае больших объемов производства. Еще один плюс – накатка позволяет экономить до 30% металла, что в настоящее время очень важный фактор. 

3. Качество. Однородность и гладкость накатанной резьбы намного выше, чем нарезной. 

4. Технологичность. При накатывании необходимое качество получается с первого прохода, дополнительные операции по доводке не требуются. 

На решение о выборе метода изготовления резьбы оказывает влияние и материал заготовок. Надо иметь в виду, что стали, из которых хорошо катается резьба, очень плохо подходят для ее нарезания и наоборот. 

Во время прокатки меняется структура металла, что приводит к увеличению значений усталостной прочности (на 50–75%, износостойкости, возрастает предел текучести и прочность на растяжение. Именно по прочности на растяжение рассчитываются нагруженные болтовые соединения. 

В среднем для нарезания качественной резьбы требуется десять проходов, накатка делается за один цикл. Кроме того, в 8–9 раз возрастает скорость подачи заготовки, а это влияет на производительность станков. 

Еще одно отличие – диаметры заготовок. Прокатка может выполняться на заготовках с небольшим диаметром. Для нарезки минимальный диаметр не менее 15 мм, при меньших значениях значительно ухудшается качество. Что касается больших диаметров, то нарезать можно любые размеры. А с накатыванием существуют ограничения по максимальному диаметру, причина – очень высокая сложность и дороговизна изготовления штампов. 

Определение размера и типа резьбы

Параметры существующей нарезки можно определить следующими способами:

1. Использование калибров. Специальные калибры позволяют выяснить шаг и диаметр как наружной, так и внутренней накатки. Для измерения внутренней резьбы необходим цилиндрический калибр с нанесенной наружной резьбой, вкручиваемый в трубу. Правильно подобранный калибр будет вкручиваться в трубу легко, при несовпадении даже одного витка поместить калибр внутрь трубы не удастся.

Размер наружного резьбового шага определяется аналогичным способом: для этого берется калибр с резьбой на внутренней стороне и накручивается на трубу.

Недостаток данного метода очевиден: может потребоваться достаточно много времени для подбора нужного калибра, число которых в полном комплекте достигает 120.

Тип и размер резьбы можно определить при помощи калибра, вкручиваемого в трубу

2. При помощи плоских шаблонов (резьбомеров). Более простой и быстрый способ определения размера, правда, не всегда обеспечивающий точный результат, поэтому в профессиональных условиях почти не применяемый. Пластина с нанесенным профилем нарезки прикладывается к трубной резьбе (снаружи или внутри изделия). Между резьбовыми гребнями и шаблоном, подобранным правильно, не должно оставаться просветов.

Также при измерении резьбового шага используются штангенциркули и микромеры, но они годятся только для внутренней нарезки. Калибры и резьбомеры являются более универсальными приспособлениями.

МНОГООПЕРАЦИОННЫЕ СТАНКИ СЕРИИ RGA-T

Многооперационные станки серии RGA-T объединяют в себе традиционное накатывание резьбы и гибки с вторичными операциями.

Станки могут выполнять следующие функции:

• Подачу прутков и их выпрямление с помощью возвратно-поступательного выпрямителя.
• Точный рез по длине с применением положительной остановки и датчика реза коротких деталей.
• Вторичные операции, включающие в себя: снятие фаски, поперечное сверление, сверление торца заготовки, выравнивание, штамповку, маркировку, долбление и даже соединение стержней, шайб и т.п.
• Накатывание резьбы с помощью планетарной системы, с применением «техники управляемого пуска».
• В качестве опции — гибка с применением «гибочного устройства со скользящей матрицей», подходящего для всего модельного ряда станков.

Многооперационное оборудование серии RGA-T используется для изготовления ряда крепёжных изделий, таких как шпильки В7, приварные шпильки, длинные заготовки для длинных болтов с головкой, велосипедные оси с закруглёнными концами, болты с заострённым концом, заготовки для резьбовых стержней из высокопрочной и нержавеющей стали.

Стружка, возникающая в процессе токарной обработки, собирается и выводится в контейнер, находящийся вне станка. Станки оснащены системой быстрой замены, которая обеспечивает эффективное производство небольших партий даже при управлении не очень квалифицированным персоналом. Оборудование позволяет комбинировать любое количество операций на одном станке.

Ожидаемый уровень производительности 30-60 шт/мин в зависимости от типа вторичных операций.

Термообработка

Для увеличения срока эксплуатации металлических изделий, повышения твердости или, наоборот, пластичности применяют метод термической обработки. Термообработка представляет собой тепловую обработку металла для улучшения свойств изделий. Суть термообработки состоит в нагревании до высоких температур и последующей выдержке или охлаждении изделия в жидкой среде. Мы предлагаем свои услуги по таким видам термообработки, как объемная закалка, поверхностная закалка ТВЧ (в том числе отжиг), а для снятия напряжений после навивки — низкотемпературный отпуск пружин.

Вид обработки	Назначение	Марки материалов	Габариты деталей	Масса, кг	Примечание
Термическая обработка:	Упрочнение:
-объемная закалка;	-объемное;	Стали 40,45 ГОСТ1050-88 40Х,45Х,65Г,35ХГСА ГОСТ 4543-71ШХ15 ГОСТ 801-	15-150мм	0,05-1,0кг
-поверхностная закалка ТВЧ;	-поверхностное;	40,45ГОСТ1050-88	Штоки d =20…70мм L=50…800мм
-отжиг	снижение твердости, улучшение обрабатываемости	Стали 40,45ГОСТ1050-88 40Х,45Х,65Г,35ХГСА ГОСТ 4543-71 ШХ15 ГОСТ 801-78			Изготовление индукторов под тип размера
-низкотемпературный отпуск пружин	снятие напряжений после навивки, повышение стойкости к релаксации	Стали пружинные	проволоки 0,8..3мм dпружины 5…40мм L=15…500мм
ХТО (химико-термическая обработка):
-цементация + закалка + отпуск	Науглероживание поверхности и повышение прочности поверхности и сердцевины	Сталь 15Х,20Х,18ХГТ, 25ХГТ ГОСТ 4543-74 Сталь 10, 20 ГОСТ 1050-88	15-150мм	0,05-1,0кг

Хромирование

Ещё одним способом, который защищает металлические изделия от коррозии, является хромирование, то есть покрытие металла слоем хрома. Хромирование применяется также для повышения твердости поверхностей изделий, увеличения износостойкости трущихся деталей и для декоративных целей. В связи с этим выделают два вида хромирования: декоративное и твердое. ООО «Завод «Омскгидропривод» осуществляет твердое хромирование металлических изделий, которое уменьшает трение, повышает твердость, износостойкость и антикоррозийные характеристики изделий из металла.

Вид обработки	Назначение	Марки материалов	Габариты деталей	Масса, кг	Примечание
ГХП (гальвано-химические покрытия)	Повышение коррозионной стойкости	Стали 40,45ГОСТ1050-88	-»-	-»-
Твердое хромовое покрытие	Повышение коррозионной стойкости, твердость покрытия 600…800HV	Толщина покрытия 15…33 мкм	Штоки d =20…70мм L=50…800мм	0,05…0,5кг
Цинкование	Повышение коррозионной стойкости	Стали 20,35 ГОСТ1050-88 Стали 40Х,35ХГСА ГОСТ4543-71 Толщина покрытия 6…9 мкм	5…150мм	0,05…0,5кг

Заточка режущего инструмента

Любой режущий инструмент по истечении определенного времени
тупится, перестает резать, в результате качество обрабатываемой поверхности
ухудшается. Поэтому режущим инструментам периодически необходима заточка. Заточка режущего
инструмента позволяет восстановить режущие свойства инструмента путем
шлифовки граней, удаления неровностей и зазубрин режущей кромки.

Резьбонакатка

Для получения резьбы на металлических заготовках существует
два метода: резьбонарезка (с образованием стружки) и резьбонакатка (без образования стружки).
Наш завод предоставляет свои услуги по накатке резьбы. Резьбонакатка представляет собой
такую обработку металла, с помощью которой в результате пластической деформации
на заготовке получается резьба. Резьба образуется за счет вдавливания
резьбонакатного инструмента (плашек, роликов, зубчатых накатников) в заготовку
и выдавливания части материала.

Вид обработки	Область применения	Марка материалов	Габариты деталей	Примечание
Резьбонакатка	Накатка резьбы	-»-	до М36мм	URW25х100, RWT-30 -40t

2 Кратко о популярном инструменте для накатывания резьбы

Для упорных, метрических, трапецеидальных и других по профилю резьб применяются плоские резьбонакатные плашки. Данный вид инструмента хорошо зарекомендовал себя также для выполнения винтовых и кольцевых канавок на пластичных деталях, разнообразных рифлений и шурупных резьб.

Используются не отдельные плашки, а их комплект из двух штук. Одна из них соединена с ползуном металлообрабатывающего агрегата, что позволяет ей осуществлять движение возвратно-поступательного характера. Вторая монтируется на рабочей поверхности станка неподвижным образом. Движущаяся плашка при перемещении агрегата захватывает изделие, которое требуется обработать, и по неподвижной плашке осуществляет его прокатку.

Для нанесения внутренних резьб применяют раскатники – похожие на машинные метчики специальные стержни, на которых уже имеется резьба. Они снабжены хвостовиком, калибрующей и заборной частью. Резьба на заготовке получается за счет пластического деформирования (аналогично обработке роликами). Раскатники рекомендуется применять для работы с цветными листовыми металлами, мягкими и вязкими марками стали, материалами с высоким уровнем пластичности.

Характеристики роликовых сегментов

Сами ролики для накатывания являются лишь составной частью универсальной машины, однако по принципу своего действия могут выступать и самостоятельными резчиками

В любом случае важно учитывать два основных параметра при выборе данного сегмента – предел прочности и диаметр профиля. Что касается прочностных показателей, то накатка резьбы роликами способна выдерживать до 1400 МПа, поддерживая точность до 0,1 мм

Недостатком же этого способа как раз является ограничение по толщине цилиндра. Например, диапазон по диаметрам обрабатываемых деталей стандартного формата варьируется от 1,5 до 15 мм в среднем. Шаг резьбы при этом будет составлять до 2 мм, а длина – порядка 80 мм. В то же время технология получается довольно затратной с учетом сложности изготовления роликов и автоматов, обслуживающих рабочую инфраструктуру.

Накатывание резьбы при производстве болтов

При производстве болтов для ответственных соединений изготовление резьбы чаще всего осуществляется накатыванием. Ответственными, например, являются  для энергетики, нефтегазовой отрасли и химической промышленности.

Накатывание — Стадии и схемы накатывания

Накатывание резьбы болтов и шпилек — технологический процесс формирования резьбы на заготовке путем её упруго-пластической деформации специальным инструментом (роликами, плашками и т. п.). Накатывание резьбы является разновидностью обработки металлов давлением.

Температура накатывания резьбы при производстве болтов

В зависимости от

• механических характеристик материалов заготовки,
• инструментов,
• энергетических возможностей резьбонакатного оборудования

накатка резьбы болтов может осуществляться:

• при нормальной температуре или 
• повышенной температуре, в условиях сверхпластичности
• и в других режимах.

Под действием внешних сил происходит деформация материала заготовки болта, следовательно, стоит учитывать зависимость перемещения материала заготовки в зависимости от времени.

Основные характеристики накатывания резьбы на крепеж:

1. физический параметр изготовления резьбы болтов — радиальное упругопластическое или остаточное перемещение витков инструмента в теле заготовки (или соответствующая ему радиальная нагрузка на заготовку при накатывании),
2. технологический параметр накатывания резьбы при производстве болтов — продолжительность процесса накатывания.

Процесс накатывания

Процесс накатывания резьбы болтов роликами происходит в две стадии:

• выдавливание (участок AB на рисунке 1);
• калибрование (участок BC на рисунке 1).

Скорость внедрения инструмента при выдавливании может быть определена радиальной подачей — величиной радиального перемещения на один оборот заготовки резьбового крепёжного изделия:

S_r = dδ/dn.

Эксперименты говорят о том, что при небольшой радиальной подаче при накатке резьбы на болты или шпильки образуются канавки на вершинах витков резьбы (рисунок 2, а), которые постепенно исчезают или закатываются, образуя радиальные складки.

Пот накатывании с накатывании с большей радиальной подачей деформация распространяется на всю толщину витка, вызывая равномерный подъём металла каждого обжатого участка (рисунок 2, б). Подъём металла при этом пропорционален радиальной нагрузке на заготовку и, как следствие, глубине внедрения витков инструментов в заготовку. Выдавливание заканчивается после реализации:

1. заранее установленного радиального внедрения (перемещения) витков инструмента в тело заготовки болта или
2. достижения установленного значения радиальной нагрузки на заготовку болта (сила накатывания). 

При дальнейшем движении (качении или вращении) заготовки болта происходит калибрование полученной резьбы (участок ВС на кривой 1 см. рисунок 1) при незначительном радиальном внедрений инструментов в тело заготовки.

Продолжительность выдавливания при изготовлении резьбы болтов и шпилек определяется:

• конструктивными параметрами (например, высотой профиля резьбы) и 
• физическими параметрами (упругопластическими характеристиками материала заготовки, скоростью деформации).

Длительность калибрования, напрямую определяющая точность резьбы болтов и шпилек, может задаваться производителем болтов свободно.

Для исключения накатывания резьбы в заполненном контуре и предотвращения раздавливания заготовки при больших усилиях используют упор, который ограничивает максимальное перемещение подвижного ролика и воспринимает излишнюю нагрузку.

1 Накатка резьбы с помощью роликов – достоинства и недостатки методики

Под накатыванием роликами понимают операцию пластического холодного деформирования поверхности обрабатываемой детали, при которой металл подвергается высокому давлению.

В результате этого между резьбовыми витками наблюдается явление заполнения впадины, что приводит к формированию требуемой резьбы. Причем подобное деформирование происходит без снятия стружки с заготовки.

Достоинствами данной методики признаются далее приведенные факты:

• верхняя часть детали характеризуется очень малым уровнем шероховатости;
• показатель усталостной прочности изделия находится на высоком уровне;
• производительность операции в несколько раз выше, нежели при использовании стандартной методики, когда резьба нарезается;
• высокая величина твердости и стойкости против эксплуатационного износа, а также прочностного показателя поверхности заготовки, обусловленная наклепом.

К недостаткам накатки роликами относят то, что, во-первых, по сравнению с процессом шлифования металла она менее точна, во-вторых, требуются достаточно дорогие приспособления для осуществления технологического процесса

Кроме того, при использовании роликов важно грамотно выбирать режим обработки и очень точно рассчитывать геометрические параметры рабочего инструмента и детали. Если эти условия не будут выполнены, возрастает вероятность образования ряда негативных явлений:

• отслаивание металла по резьбе;
• чешуйчатость заготовки;
• большой перенаклеп.

ТЕХНОЛОГИЯ НАКАТКИ РЕЗЬБЫ РЕЗЬБОНАКАТНЫМИ РОЛИКАМИ

Резьбонакатные ролики предназначены для накатывания резьб и фасонных профилей на деталях диаметром от 3 мм до 68 мм и шагом от 0.5 мм до 6 мм.

Резьбонакатные ролики – это специализированный технический инструмент, предназначенный для получения резьбы посредством пластического деформирования. Выполнены в виде дисков цилиндрической формы, на внешней поверхности которых расположены кольцевые витки или однозаходная либо многозаходная резьба. Размеры роликов выбираются в зависимости от предпочитаемого метода накатывания, типа резьбы и конструкции используемого оборудования.

В настоящее время наибольшей популярностью пользуются приспособления цилиндрической формы, предназначенные для резьбы с радикальной подачей, которая осуществляется при помощи подвижного ролика. Все они имеют один и тот же диаметр и выполняют вращательные движения, раскачиваясь в разные стороны. При накатывании резьбы этот инструмент увлекает заготовку, вследствие чего происходит процесс заготовки и обкатки.

В конечном итоге резьбовые витки вдавливаются в заготовочный материал, и, как отрицательный отпечаток, наносят резьбу. По окончанию процесса обработки резьбовых поверхностей роликов, детали и обработанная поверхность соприкасаются. Для того, чтобы произошло обоюдное касание существующих винтовых поверхностей, нужно, чтобы в резьбонакатных роликах угол подъема резьбы соответствовал углу подъема в обрабатываемой детали и ролики производились при накатывании правой резьбы с левой резьбой, и, наоборот, при накатывании левой резьбы с правой.

Принимая во внимание, что чем большие диаметры имеют резьбонакатные ролики,тем на более высоком уровне происходит процесс накатывания, например, увеличиваются прочностные показатели и жесткость инструмента, правило равенства углов роликов и детали должно быть безукоризненно соблюдено

Накатывание резьбы роликами при поперечной подаче заготовки

При поперечной подаче применяется синхронизированный цикл для увеличения производительности. Такой вид подачи используется для накатки резьбы на детали, которые меньше чем максимальная длина резьбонакатных роликов, а также для заготовок с буртиком или головкой, таких как болты.

• Заготовка и резьбонакатные ролики располагаются параллельно на станке.
• Заготовка вращается между резьбонакатными роликами, но практически не имеет осевого перемещения.

Накатывание резьбы роликами при сквозной подаче заготовки

Сквозная подача используется для накатки резьб, превышающих максимальную длину резьбонакатных роликов, а также для непрерывной накатки резьбы на длинные прутки.

• Наклон шпинделей приводит к осевой подаче деталей или прутков через резьбонакатные ролики.
• Заготовка движется между резьбонакатными роликами на опорном лезвии.