1.3.4.1 Способи обробки різі

 

Укрупнена класифікація різі показана на рисунку 1.40.

 

Класифікація різі

 

 

      За напрямом                       За кількістю заходів

                              (праві, ліві)                     (одно-та багатозахідні)

 

 

 За призначенням За формою профілю       За розміщенням

 

 

    Для кріплення              Трикутні                              Зовнішні

 

 

     Ходові                       Прямокутні                                 Внутрішні

         

 

  Спеціальні                                 Упорні                                     Глухі

  (газові та ін.)

 

  Круглі                                     Трапецоїдальні                     Наскрізні

 

 

Наведена класифікація є взаємодоповнюючою, наприклад, різь для кріплення може бути метричною із трикутним профілем, однозахідною, зовнішньою глухою.

Найбільш поширеною є метрична різь трикутного профілю з кутом 600.

Згідно з ГОСТ 16093-81 залежно від допуску на середній діаметр встановлені ступені їх точності. Найбільш поширеними у машинобудуванні є різі 4-9-го ступенів точності.

Обробка різі виконується на спеціальних різеобробних верстатах, на верстатах токарної, свердлильно-розточувальної, фрезерної груп,  а також вручну.

Основні способи  виготовлення різі різанням подані на рисунку 1.41.

Окрім цих способів обробки різі різанням, можна використовувати також і способи пластичного деформування.

 

 

Способи обробки різі різанням

 

 

 

 

                       Лезова обробка                                  Абразивна обробка

 

 

                    Нарізання різцем                                     Шліфування

 

 

                    Вихровим методом                                     Фрезерування

                    (різцями, що

    обертаються)

                                                                                             Нарізання плашками

                                                                                                та мітчиками

 

 

Під час обробки різі необхідно забезпечити обертальний рух заготовки стосовно інструмента (або навпаки) – швидкість різання Vм/хв та поступальне їх відносне осьове переміщення – подачу S.

Подача при нарізанні однозахідної різі дорівнює її кроку t:

S = t, мм/об, а при нарізанні багатозахідних різей – ходу Х, що дорівнює Х=К х t, мм/об; де К – кількість заходів різі. Наприклад, якщо  крок різі t=2 мм та кількість заходів К=3, інструмент переміщується в осьовому напрямку стосовно заготовки за один її оберт на Х= 2 х 3= 6 мм.

Швидкості різання при нарізанні різі залежать від матеріалу різального інструмента, розміру різі, її точності.

На поверхні, де нарізають різь, повинна бути передбачена фаска для початку нарізання та канавка для виходу інструмента в кінці робочого ходу шириною не менше 2-3 кроків різі.

При нарізанні зовнішньої різі діаметр заготовки відповідає номінальному значенню розміру різі, наприклад, для різі метричної М20 - Ǿ 20 мм.

При нарізанні внутрішньої різі діаметр отвору виготовляють розміром, що відповідає внутрішньому розміру відповідної різі. У практичних цілях можна орієнтовно брати розмір отвору, який дорівнює номінальному розміру різі мінус розмір кроку різі, наприклад, для різі М20х1,5 діаметр отвору Ǿ 18,5 мм. Точні значення розмірів заготовок для зовнішньої різі та отворів для внутрішньої різі беруть з відповідних довідників.

Усі способи обробки різі, як лезові (крім нарізання різі мітчиками та плашками), так і абразивні, потребують від кінематики відповідного верстата забезпечення точного взаємного переміщення інструмента за один оберт заготовки.

При нарізанні різі мітчиками та плашками вимоги щодо точності забезпечуються конструкцією самого інструмента.

 

Нарізання різцем

 

Нарізання різі різцем є найбільш поширеним способом її обробки. Він може виконуватися на верстатах токарної, свердлильно-розточувальної, а також різенарізної груп.

Схема нарізання різі різцем на токарному верстаті показана на рисунку 1.42.

При обробці різі різцем треба забезпечити правильність кута загострення різця та установлення його осі перпендикулярно до осі заготовки на верстаті. Для спрощення установлення різця використовують шаблони (див. рисунок 1.43).

 

 

Нарізання різі виконують за декілька робочих ходів, число яких залежить від глибини різі. При цьому після чергового робочого ходу різець відводиться від поверхні у радіальному напрямі та повертається в початкове положення, у якому здійснюється радіальна подача і виконується робочий хід.

При нарізанні великих за розміром та кроком різей (наприклад, трапецоїдального профілю) використовують схеми послідовної обробки профілю (дивись рисунок 1.44).

Такі схеми передбачають попереднє прорізання прямокутної канавки, а потім обробку бокових поверхонь профілю різі.

 

 

 

При обробці багатозахідних різей після виготовлення чергової канавки треба забезпечити точний поворот заготовки на кут α=3600/К градусів (К – кількість заходів різі), після чого обробляти нову канавку.

Спосіб використовують в умовах одиничного, дрібносерійного, іноді середньосерійного виробництв.

Нарізання різцем забезпечує обробку як зовнішньої, так і внутрішньої різі практично усіх форм профілю із точністю 4-6-го ступенів при шорсткості поверхні Ra (1,6-3,2) мкм [5].

 

Нарізання вихровим методом

 

Цей метод полягає у тому, що заготовка встановлюється у патроні або у центрах, наприклад, на токарному верстаті. Їй надають обертання зі швидкістю 3-40 об/хв.

Спеціальна головка, оснащена одним або декількома різцями та приводом від електродвигуна, встановлена на супорті верстата (див. рисунок 1.45) [12].

Різці обертаються зі швидкістю, що забезпечує швидкість різання V=20-100 м/хв. За один оберт заготовки головка переміщується в осьовому напрямі на крок різі.

 

Спосіб використовують здебільше для різі трикутного профілю в умовах середньосерійного виробництва.

Він забезпечує обробку різі із точністю 4-6-го ступенів при шорсткості поверхні Ra (1,6-3,2) мкм [5].

 

Фрезерування різі

 

Фрезерування різі виконують на спеціальних різефрезерних, а також на універсально-фрезерних верстатах.

Цей спосіб використовують як для попереднього нарізання різі з подальшою її обробкою на токарному верстаті (для різі з досить великим кроком 2-12 мм), так і як спосіб, що формує різь остаточно.

Фрезерують різі як зовнішні, так і внутрішні трикутного, а також прямокутного, трапецоїдального та інших профілів.

Існують два основних способи фрезерування різі – дисковими

фрезами (див. рисунок 1.46а) та груповими фрезами (див. рисунок 1.46б) [7].

                                                                     

                   

                                  а)                                                               б)

Рисунок 1.46- Схеми фрезерування різі:

                а) дисковою фрезою;               б) груповою фрезою

 

Дискову фрезу встановлюють під кутом α, що дорівнює куту підйому гвинтової лінії різі.

Швидкість різання забезпечує обертальний рух фрези. Крім цього, обертається заготовка зі швидкістю обертальної подачі і реалізується відносне осьове переміщення заготовки та фрези (за один оберт заготовки) на величину кроку різі.

Фрезерування дисковою фрезою можна використовувати для обробки довгих різей.

Фрезерування груповою фрезою використовують для фрезерування як зовнішніх, так і внутрішніх одно-та багатозахідних різей.

Фрезерування виконують на спеціальних різефрезерних верстатах.

За цим способом обробки ширина фрези повинна бути більшою, ніж довжина різі. Обробка виконується за 11/4 оберту заготовки (1/4  оберту заготовки потрібна для врізання фрези радіальною подачею на глибину різі).

Цей спосіб дозволяє нарізати також конічні та багатозахідні різі. Фрезерування груповою фрезою є дуже продуктивним способом обробки і використовується у великосерійному та масовому виробництвах.

Точність різі – 5-7-го ступенів при шорсткості Ra (0,63-3,2) мкм [5].

Нарізання плашками та мітчиками

 

Нарізання різі круглими плашками та мітчиками має підвищену трудомісткість у зв’язку з необхідністю реверсування інструмента (або заготовки) після нарізання різі для повернення інструмента у початкове положення.

Нарізання різі плашками та мітчиками використовують для різі порівняно невеликого діаметра (до 52 мм) та невисокої точності - 7-8-го ступенів при шорсткості поверхні Ra (1,6-3,2) мкм [5].

Нарізання різі можна виконувати як вручну, так і на верстатах токарної, свердлильно-розточувальної груп, болторізальних верстатах та ін.

Плашками та мітчиками нарізають також конічні різі.

Для підвищення продуктивності способу нарізання різі на болторізальних верстатах в умовах великих обсягів випуску виробів використовують різенарізні головки, що мають можливість розкриватися в кінці робочого ходу (див. рисунок 1.47). Різальні елементи головок можуть бути круглими (див. рисунок 1.47а), призматичними (див. рисунок 1.47б) та ін., які встановлюють радіально, тангенційно тощо.

    

 

Рисунок 1.47 – Типові конструкції різенарізних головок та відповідні їм схеми встановлення різальних елементів

 

Така конструктивна особливість дозволяє після нарізання різі і розкриття головки відвід її у вихідне положення на прискореному ході без скручування.

Принцип нарізання різі мітчиком показаний на рисунку 1.48.

 

Рисунок 1.48 – Схема нарізання різі мітчиком:

1 – мітчик; 2 - заготовка

 

Для ручного нарізання використовують комплект з двох або трьох мітчиків.

Машинні мітчики, як правило, формують різь за один робочий хід, тобто одним інструментом, а не комплектом.

В умовах великосерійного та масового виробництв використовують конструкції мітчиків, що як і різенарізні головки дозволяють виводити його з отвору без реверсування.

Машинні мітчики встановлюють у спеціальні плаваючі патрони, які дозволяють компенсувати відхилення від співвісності отвору та мітчика. Для запобігання поломці мітчика при нарізанні різі у глухих отворах патрони для їх встановлення мають запобіжний механізм від перевищення крутного моменту. Після упирання його у дно отвору цей механізм від’єднує обертання мітчика від обертання шпинделя верстата.

Швидкості різання при нарізанні різі мітчиками залежать від матеріалу заготовки, розміру різі тощо і становлять 0,5 –15 м/хв.

При нарізанні різі як плашками, так і мітчиками потрібне обов’язкове змащення поверхні мастилами, а при обробці важкооброблюваних матеріалів використовують спеціальні змащувальні суміші.

Для підвищення точності різі до 5-6 ступенів при шорсткості поверхні Ra (1,25-1,6) мкм [5] використовують мітчики із шліфованим профілем різі.

Шліфування різі

 

Шліфування різі – один з економічних способів їх точної обробки, особливо для виробів, що підлягають термічній обробці.

Шліфування як для зовнішньої, так і для внутрішньої різі виконують на різешліфувальних верстатах за двома основними схемами - з використанням одно-та багатониткових кругів (див. рисунок 1.49).

Шліфують загартовані різальні інструменти – фрези, мітчики, різенакатувальні плашки та ін., різноманітні калібри для контролю різі, точні ходові різі тощо.

Залежно від кроку різі шліфування може здійснюватися як після попередньої лезової обробки (для кроків більше 1,5 мм), так і безпосередньо на поверхні заготовки.

а)

При шліфуванні різі швидкість різання 35-60 м/с забезпечується обертанням шліфувального круга. При шліфуванні однонитковим кругом потрібно завжди забезпечувати  поздовжню Sпр та поперечну St подачі. Поперечна подача St також є глибиною різання (див. рисунок 1.49а). При шліфуванні багатонитковим кругом може бути реалізована схема як з поздовжньою подачею (див. рисунок 1.49б), так і методом врізання. При цьому ширина круга повинна перевищувати довжину різі.

Найвищу точність обробки забезпечує шліфування однонитковим кругом. Такий круг досить простий для правки (підтримування необхідного кута профілю у процесі роботи), а також дозволяє обробляти різі з різним кроком.

Правку шліфувальних кругів виконують спеціальними алмазними олівцями, що мають можливість переміщуватися у пристрої під потрібним кутом (див. рисунок 1.50).

Багатонитковий круг, маючи більшу продуктивність під час роботи, підрізає профіль різі виробу боковими сторонами канавок свого профілю. Це знижує точність різі. Правка таких кругів  трудомістка. Багатониткові круги практично не використовують для великих за профілем різей та таких, що мають значний кут підйому гвинтової лінії.

Тому з технологічної точки зору чистове шліфування треба виконувати однонитковим кругом.

Шліфування різі, як і взагалі процес шліфування, виділяє велику кількість тепла, що потребує обов’язкового рясного охолодження зони різання.

Крім цих схем, в умовах масового виробництва використовують безцентрове шліфування різі багатонитковими кругами як напрохід, так і врізанням (з поперечною подачею).

Процес шліфування різі використовують практично в усіх типах виробництва.

Шліфування забезпечує досягнення 3-4-го ступенів точності різі із шорсткістю поверхні Ra (0,32-0,63) мкм [5].