Резьбонакатные головки

Резьбонакатные головки могут применяться на токарных и сверлильных станках, станках-автоматах и станках с ЧПУ, давая возможность обработать резьбу на любой детали, которую можно закрепить на данном станке, с высокой производительностью.

Существуют три основных типа резьбонакатных головок - аксиальные, радиальные и тангенциальные.

Аксиальными головками предпочтительнее накатывать резьбу на полых деталях (так как для этого способа характерны наименьшие радиальные силы), деталях большой длины или больших диаметров, сложной конфигурации и т. д. Головки применяют на автоматических линиях, на универсальном и специальном оборудовании практически любого вида и даже при работе вручную.

В зависимости от того, сообщается главное вращательное движение заготовке или инструменту, осевые головки могут быть вращающимися или невращающимися. Вращающиеся головки устанавливают в шпинделях сверлильных или агрегатных станков, автоматов и автоматических линий, а невращающиеся — в револьверных головках токарных станков.

По конструкции аксиальные (осевые) головки (рис.234) могут быть раскрывающимися и нераскрывающимися, универсальные и с регулируемым углом наклона роликов. Накатывание резьбы нераскрывающимися осевыми головками производится с реверсированием шпинделя. Вследствие наличия реверсирования способ малопроизводителен. Кроме того, наличие обратного хода головки при вывинчивании приводит к снижению стойкости резьбонакатных роликов и ухудшению качества накатанной резьбы. Накатывание самораскрывающимися головками является более производительным и чаще применяется на производстве.

Аксиальные резьбонакатные головки оснащены, как правило, тремя, реже четырьмя или шестью, резьбонакатными роликами. Ролики имеют на периферии кольцевые шлифованные витки, а так же заборную и калибрующую части. Ролики установлены в головке под углом, примерно равным углу подъема накатываемой резьбы, вызывая тем самым перемещение детали или накатной головки на один шаг резьбы при полном обороте ролика. Поскольку ролики перемещаются вдоль детали в осевом направлении, с помощью осевых головок можно накатывать сколь угодно длинные резьбы, а также резьбы на несбалансированных деталях.

Другим преимуществом осевых головок является возможность обрабатывать как неподвижную деталь при вращающейся головке, так и вращающуюся деталь при жестко закрепленной головке. Благодаря этому головки являются универсальными: они могут устанавливаться на продольном суппорте, в револьверной головке, на шпинделе или на задней бабке простых токарных станков, вертикально- и радиально сверлильных станков, одно- и многошпиндельных станков-автоматов, револьверных станков, гидрокопировальных станков, станков с ЧПУ, специальных станков, автоматических линий, резьбонарезных станков, специальных резьбонакатных станков.

При накатывании резьбы головками рекомендуется использовать принудительное движение подачи (причем подача численно равна шагу резьбы) до момента захвата заготовки накатными роликами, т. е. на длине двух-трех ниток, а затем движение подачи отключают и поступательное движение головки происходит вследствие сцепления резьбы роликов с резьбой заготовки (самозатягивание).

Для накатывания резьб вручную выпускались нераскрывающиеся аксиальные резьбонакатные головки (резьбонакатные плашки) типа НП (рис.235) и НПТ (для трубной резьбы, отличаются большим числом роликов).

В центральном отверстии корпуса 1 резьбонакатной плашки типа НП установлена втулка 2, имеющая на фланцевой части зубчатый венец, находящийся в зацеплении с зубчатыми венцами осей 3. Ось 3 представляет собой валик, у которого с одной стороны нарезан зубчатый венец, а с другой имеется эксцентрично расположенная шейка и буртик. На эксцентричной шейке на иглах располагается накатывающий ролик 4, удерживаемый от осевых смещений буртиком оси.

Со стороны зубчатого венца ось 3 удерживается шайбой 5, закрепляемой винтом 6. Центральная втулка 2 имеет два окна (разрез А-А), сквозь которые проходят винты 7, устанавливаемые в корпусе 1 и упирающиеся с двух сторон в перемычку втулки 2, образованную окнами. Отпуская один винт 7, и ввинчивая другой, можно поворачивать центральную втулку 2 вокруг оси и тем самым, благодаря зацеплению зубчатых венцов, поворачивать оси 3. Поворот осей 3 вызывает изменение положения эксцентричной шейки оси 3 относительно центра плашки. Изменение положения эксцентричной шейки с сидящим на ней накатывающим роликом происходит одновременно у всех трех роликов, поэтому в плашке регулируется просвет между роликами, а следовательно, регулируется и диаметр накатываемой резьбы. Так как при сборке плашки важно, чтобы все три эксцентричные оси занимали одинаковое положение относительно центра плашки, то зубчатые венцы имеют особое исполнение. В центральной втулке 2 в трех равномерно распределенных по окружности местах один зуб отсутствует. Соответственно у осей 3 в зубчатом, венце имеется один сдвоенный зуб, который и вводится в расширенную канавку центральной втулки. Эта конструктивная особенность исключает неправильную сборку плашки, предотвращая возможные неполадки при работе и упрощая пользование плашкой.

Радиальные резьбонакатные головки (рис.237) разработаны для использования на большинстве типов станков, включая токарные станки. Радиальные головки отличаются очень высокой производительностью обработки. После установки радиальной головки в исходное положение и перевода рукоятки управления в рабочее положение обработка резьбы происходит за один оборот роликов. С помощью радиальных накатных головок можно проводить обработку коротких резьб, обработку резьб на маленьком вылете, обработку резьбы за буртиками, обработку конических резьб, выглаживание и формовку. Ширина обрабатываемого профиля ограничена шириной роликов.

Радиальные резьбонакатные головки работают по двум основным схемам. Наибольшее распространение нашли головки, у которых радиальная подача осуществляется конструктивным способом, за счет применения роликов, имеющих некруглую (затыловынную) заборную часть. Данные головки оснащаются двумя или тремя затылованными роликами. Заготовке сообщается вращение (круговая подача). Под действием сил трения между роликами и заготовкой роликам сообщается главное вращательное движение. Межцентровое расстояние между роликами остается постоянным.

Радиальные головки данного типа бывают двух основных типов: двух- и трехроликовые. Двухроликовые радиальные накатные головки (рис.237, а), оснащены двумя роликами, которые перемещаются снаружи к центру заготовки перпендикулярно плоскости оси. Эти головки предназначены для применения на всех видах станков (простых токарных станках, одно- и многошпиндельных станках-автоматах, револьверных станках, гидрокопировальных станках, станках с ЧПУ, специальных станках, автоматических линиях, резьбонарезных станках, сверлильных станках, специальных накатных станках). Устанавливаются на горизонтальную каретку, револьверную головку или верхний суппорт. Подача осуществляется в радиальном направлении благодаря определенной геометрии роликов. Работают при неподвижной головке и вращающейся детали. Радиальные накатные головки формируют резьбу, перемещаясь по оси заготовки. Резьба накатывается за один оборот роликов.

У радиальных резьбонакатных головок с технологическим заданием радиального обжатия формирование резьбы на заготовке осуществляется путем радиального перемещения цилиндрических резьбонакатных роликов в направлении оси заготовки. Так, например, у головок модели 234-SA (рис.237) радиальное перемещение ползунов с установленными в них роликами осуществляется натяжением закрепленной в них кольцевой цепи путем поворота кулачков с натяжными роликами. Основным недостатком радиальных резьбонакатных головок с технологическим заданием радиального обжатия является необходимость наличия механизма привода радиальной подачи роликов.

Тангенциальными головками накатывают цилиндрическую и коническую, правую и левую резьбу на станках токарной группы на любом участке заготовки, в том числе за буртом. Привод роликов осуществляется от контакта с вращающейся заготовкой. При накатывании происходит незначительное осевое перемещение роликов относительно заготовки, поэтому ролики в корпусе должны иметь осевой зазор. Головку крепят на поперечном суппорте. Наибольшее распространение получило накатывание двухроликовыми тангенциальными головками (рис.236). Тангенциальные резьбонакатные головки оснащены двумя встречно расположенными роликами с винтовой нарезкой, направление которой должно быть противоположно направлению накатываемой резьбы, и с числом заходов, обеспечивающим равенство углов подъема витков на роликах и заготовке, перемещающимися к заготовке под углом 90 градусов к оси. Число заходов выбирают от двух до шести в зависимости от шага.

Оси роликов параллельны оси заготовки. Вследствие наличия сил, изгибающих заготовку, область применения такого способа ограничена длиной резьбы, а также вылетом заготовок. В начальный рабочий момент ролики своей наружной поверхностью касаются заготовки. Во время подачи на врезание в тангенциальном направлении формируется резьба. Процесс формирования заканчивается, когда оси роликов находятся на одной линии с осью детали. Для этого требуется, как правило, от 15 до 30 оборотов детали.

Тангенциальные накатные головки пригодны для использования на большинстве типов станков. Для работы этих головок требуется соответственно дополнительное движение подачи (для станков без ЧПУ управляемое специальным кулачком). Основным преимуществом этих головок является возможность бокового врезания в деталь с последующим накатыванием. Для работы головки деталь должна вращаться, а головка быть смонтирована жестко на станке. С помощью тангенциальных накатных головок можно проводить обработку очень коротких резьб; обработку резьб на маленьком вылете; обработку конических резьб; выглаживание и формовку. Ширина обрабатываемого профиля ограничена шириной роликов.

Тангенциальные резьбонакатные головки бывают с синхронным (для точных резьб) и несинхронным (для резьб невысокой точности) вращением роликов.

Кроме того, допуская, что концентричные канавки являются резьбой с бесконечно большим углом подъема, приходим к выводу о возможности накатывания рифлений, дорожек и подобных элементов конструкции. При этом не имеет значения, является ли накатка прямой, винтовой, правой или левой или двойной. Поверхности цилиндрических деталей могут быть накатаны накатными роликами, а концы труб могут быть обсажены профильными роликами. На цилиндрических деталях также можно с помощью накатки наносить маркировку с использованием любых символов.

Процесс накатывания не накладывает ограничений на размеры и форму заготовки. Естественно, при этом деталь должна быть корректно установлена и зажата, и накатная головка должна находиться в определенном исходном положении. Во многих случаях можно выбрать между неподвижной головкой и вращающейся деталью или неподвижной деталью и вращающейся головкой.

На прутковых станках можно также накатывать резьбы за буртиками (например, на штуцерах) перед отрезкой детали от прутка. Если станок оснащен устройством непрерывной подачи прутка, то можно накатывать резьбы неограниченной длины. Во многих случаях возможно накатывание резьбы на трубах. При накатывании тонкостенных труб применяются внутренние оправки.

Скорости накатывания резьб достаточно высоки. При этом, скорость накатывания треугольных резьб выше, чем скорости обработки трапецеидальных резьб, поскольку в последнем случае необходимо перемещать больше материала. Для разных видов резбонакатных головок существуют различные зависимости между скоростью, диаметром резьбы, подачей, скоростью вращения роликов и временем обработки. Для радиальных головок рекомендуется скорость 20-60 м/мин, время обработки очень мало, так как накатывание осуществляется за один оборот роликов.

Для тангенциальных головок скорость 20-80 м/мин, требуется дополнительный управляемый привод подачи головки, время обработки больше, так как требуется от 15 до 30 оборотов заготовки на операцию накатывания и от 5 до 7 оборотов заготовки на ускоренный отвод головки.