Резьбонарезные станки повышенной точности применяют в инструментальной и приборостроительной промышленности для нарезания точных резьб при изготовлении винтов микрометров, резьбовых калибров, длинных метчиков (связевых метчиков) и др.
Для настройки подач в этих станках в основном используют сменные зубчатые колеса в сочетании с ходовым винтом и гайкой. Зубчатые колеса цепи подач и ходовой винт должны иметь наивысшую точность. К конструкции шпинделя передней бабки таких станков предъявляются высокие требования в отношении плавности его вращения, и с этой целью в приводе от электродвигателя к шпинделю применяется ременная передача. Шпиндель выполняется, как правило, разгруженным от натяжения ремня. Подшипники качения ставят высоких классов точности. Подшипники скольжения выполняют в виде конусных регулируемых втулок. Нормы точности этих станков установлены ГОСТом 1969—43.
Резьбонарезные станки изготовляют с коррекционной линейкой и без коррекционной линейки. Точность резьб, нарезанных на станках с коррекционной линейкой, характеризуется следующими показателями: накопленная погрешность шага резьбы не должна превышать 0,003 мм на длине 50 мм; 0,004 мм на длине 150 мм и 0,005 мм на длине 300 мм. Эти погрешности меньше, чем у резьб, нарезанных на станках без кор-рекционных устройств, в 3—4 раза.
Высокая точность шага резьб,- нарезанных на станках с коррекционной линейкой, обеспечивается добавочным вращением гайки ходового винта, в результате чего суппорт получает соответствующее дополнительное перемещение. Желаемое равномерное добавочное вращение гайки ходового винта может быть осуществлено от прямой коррекционной линейки при установке ее под определенным углом, в результате чего достигается:
1) компенсация накопленной ошибки шага винта;
2) увеличение или уменьшение шага нарезаемой резьбы на определенную величину (т. е. в определенном отношении) с целью компенсирования деформации ее при термической обработке;
3) компенсация влияния различия коэффициентов линейного расширения материала обрабатываемой заготовки и материала ходового винта на величину шага нарезаемой резьбы;
4) компенсация влияния отклонения температуры помещения, в котором установлен резьбонарезной станок, от нормальной температуры (20° С) на величину шага нарезаемой резьбы.
РЕЗЬБОНАРЕЗНЫЕ СТАНКИ
Кроме того, измерив ошибки отдельных шагов ходового винта и соответственно построив криволинейный профиль на коррекционной линейке, можно сообщать гайке такие дополнительные повороты, которые компенсируют погрешности шагов резьбы ходового винта.
Определение угла поворота коррекционной линейки
Для того чтобы учесть изменение шага нарезаемого винта в результате его деформации от последующей термической обработки, коррекционную линейку устанавливают под углом р\ который вычисляется следующим образом.
Пусть в результате термической обработки длина резьбы L изменяется на величину AL. Если коррекционная линейка установлена под углом Р
Фиг. II, 31. Схема коррекционной линейки.
(фиг. II, 31), то ролик рычага за время перемещения суппорта на длину L вдоль станины переместится по линейке на высоту h = L tg р\ а гайка по-
вернется на долю оборота -
2я R
, где R — длина плеча рычага поворота
гайки. Суппорт должен при этом пройти дополнительный путь. Следовательно, должно быть
2nR
где txe — шаг ходового винта. Отсюда
tg Р
2nRAL Ltxe
Так как
2nR
р — постоянная величина для каждого выполненного
станка, то
Очевидно, что
AL At,n
где tU3d — шаг резьбы готового изделия;
tHap — шаг нарезаемой резьбы, и поэтому предыдущую формулу можно написать также в виде
Искажение величины шага нарезаемой резьбы, обусловленное отклонением температуры помещения от нормальной, а также разностью коэффициентов линейного расширения материалов обрабатываемой детали и ходового винта, компенсируется также поворотом линейки на угол $lt величина которого определяется из следующих соображений.
Ошибка (AtU3d) в шаге изделия (tHap)
Atued = tHaP («i — аг) (Тд — Тн),
где а, — коэффициент линейного расширения материала обрабатываемой заготовки;
а2 — коэффициент линейного расширения материала ходового винта; Тд — температура помещения во время нарезания резьбы; Тн — нормальная температура помещения, при которой был отрегулирован станок. Подставляя это значение Atu3d в выражение (2), получим
tg ft = /> fai-os) (Га-TJ. (4)
Для компенсации погрешностей шага ходового винта профиль линейки выполняется криволинейным. Величина впадины или выступа определяется величиной погрешности соответствующего шага ходового винта. При ошибке шага винта Агх. „ величина поворота (доля оборота) гайки винта для компенсации этой ошибки будет
где h — величина подъема или опускания ролика, т. е. высота выступа или глубина впадины на линейке; отсюда
h = ^Atxe = pAtxe. (5)
Например, для станка с характеристикой р = 200 при погрешности шага ходового винта Atxe = 0,005 мм величина h равна 1 мм. Измерив ошибку каждого шага резьбы ходового винта, строят профиль (кривую подъемов и впадин) коррекционной линейки.
§ 2. ПРЕЦИЗИОННЫЙ ВИНТОРЕЗНЫЙ ПОЛУАВТОМАТ МОД. 103
Станок предназначен для нарезания наружных и внутренних резьб повышенной точности и используется в инструментальной промышленности и на заводах точного приборостроения.
Конструкция станка предусматривает возможность нарезания резьб до упора, а также конических и многозаходных резьб. Шаг нарезаемых резьб: метрических — от 0,25 до 5 мм, дюймовых — от 5 до 24 ниток на 1". Диаметр нарезаемых резьб — от 5 до 30 мм. Высота центров станка 100 мм, наибольшее расстояние между центрами 300 мм.
При нарезании наружных резьб в качестве режущего инструмента применяют фасонные дисковые резцы, при нарезании внутренних резьб — специальные резцы или гребенки.
Электрическая схема полуавтомата обеспечивает его работу по следующему циклу: подвод резца к заготовке — рабочий ход — отвод резца от изделия — быстрый обратный ход.
После того как резьба нарезана на заранее установленную глубину, в зависимости от настройки счетного реле, резец проходит установленное число зачистных проходов, и станок автоматически останавливается. Когда резьба нарезана на заданную глубину, на станке загорается сигнальная лампочка.
Станок имеет станину с тумбой, переднюю бабку, редуктор, суппорт, ходовой винт и гитару подач, кулачковый механизм, механизм отвода резца, заднюю бабку, резцедержатель, коррекционную линейку, электрооборудование и систему охлаждения.
Полуавтомат имеет приспособления для нарезания многозаходных резьб, для нарезания резьбы до упора, для шлифования центра; нормальной принадлежностью станка является планшайба.
Кинематическая схема станка дана на фиг. II, 32.
Шпиндель приводится от индивидуального электродвигателя N = = 1 кет, п = 1410 об/мин через клиноременную передачу, редуктор со сменными зубчатыми колесами и плоскоременную передачу. Шпиндель разгружен от натяжения ремня. На передней цилиндрической шейке шпинделя запрессована бронзовая втулка с наружным конусом, вращающаяся вместе со шпинделем в стальном вкладыше передней опоры. Задний конец шпинделя опирается на два радиально-упорных шарикоподшипника повышенной точности с постоянным натягом, который осуществляется здесь пружинами.
В конусном отверстии шпинделя могут устанавливаться и закрепляться планшайба или цанга. При рабочем ходе вращение передается на шпиндель через цилиндрические зубчатые колеса /, 2 (фиг. II, 32), сменные колеса а, Ь и конические колеса 3, 4 редуктора, а при обратном ходе — непосредственно через зубчатые колеса 3, 4.
Направление вращения шпинделя изменяется реверсированием приводного электродвигателя.
Вал /, на котором сидит коническое зубчатое колесо 3, концами соединен с внутренними кольцами муфт обгона Мг и М2. При рабочем ходе муфта М, проскальзывает, и вращение передается шпинделю через сменные колеса и обгонную муфту М2. В момент реверсирования электродвигателя на быстрый обратный ход ролики муфты Мх заклинятся в ней, и муфта начнет передавать вращение шпинделю непосредственно через конические колеса 3 и 4; в эти периоды цикла будет проскальзывать муфта обгона М2.
ПРЕЦИЗИОННЫЙ ВИНТОРЕЗНЫЙ ПОЛУАВТОМАТ МОД. 103
При настройке станка на нарезание левой резьбы изменяется направление рабочего и обратного (холостого) ходов, для чего в гитару подач вводится паразитное колесо и производится переключение в цепи электромагнита, который отводит резец.
Электродвигатель смонтирован на крышке редуктора на качающейся плите, которая позволяет легко регулировать натяжение клинового ремня. Для возможности регулирования натяжения плоского ремня корпус редуктора также установлен на плите и соединен с ней шарнирно; плита закреплена внутри тумбы станка.
Фиг. II, 32. Кинематическая схема прецизионного винторезного полуавтомата
мод. 103.
На"промежуточном валу редуктора закреплен эксцентрик Е, который приводит в действие плунжерный насос системы охлаждения.
При положении клинового ремня на меньшей ступени шкива двигателя числа оборотов шпинделя при рабочем ходе составляют, в зависимости от чисел зубьев сменных колес а и ft, от 39 до 355 в минуту, а при обратном холостом ходе — 400 в минуту. При положении клинового ремня на большей ступени шкива двигателя числа оборотов шпинделя при рабочем ходе составляют от 70 до 530 в минуту, при обратном ходе 710 в минуту.
Суппорт (фиг. II, 33) состоит из каретки 9, поперечных салазок 2 и резцовых салазок 4. Каретка перемещается по направляющим станины, имеющим профиль ласточкина хвоста, от ходового винта; этот винт получает вращение от шпинделя через гитару подач (фиг. II, 32), которая служит для настройки на шаг нарезаемой резьбы.
На переднем платике каретки 9 (фиг. II, 33) устанавливаются две пары конечных выключателей 16, 19, назначением которых является реверсирование движений суппорта и вращения шпинделя в соответствующие моменты цикла. Два выключателя являются аварийными — они останавливают станок в случае, если не сработают основные выключатели. Для этого кулачки переключения имеют по два пружинных упора 14, 15 различной высоты: высокий — для основного конечного выключателя, низкий — для аварийного.
По направляющим каретки 9 перемещаются поперечные салазки 2. Пружина 25, помещенная в каретке, постоянно поджимает поперечные салазки с закрепленным инструментом в направлении обрабатываемой заготовки.
Поперечные салазки имеют два винтовых микрометрических упора 17 и 18. Правый упор 18 служит для установки на глубину резания; цена деления барабана упора 0,005 мм. После установки упор закрепляют стопорным винтом 26. Левый упор 17 служит для поперечной подачи инструмента. На винте 13 упора 17 закреплено храповое колесо 12 с 200 зубьев. При холостом ходе рычаг 8 собачки 24 находит на переставной кулачок 5 и поворачивает храповичок 12, а следовательно, и винт 13 упора 17, давая возможность пружине 25 переместить поперечный суппорт на соответствующую величину. Повороту храповика на один зуб отвечает поперечная подача 0,0025 мм; максимальная подача (соответствующая повороту храповика на 20 зубьев) 0,05 мм на один двойной ход. Величина подачи устанавливается винтом 23, посредством которого регулируется размах качания собачки.
Отвод поперечных салазок в конце хода осуществляется следующим образом. Ролик 10, закрепленный на конце толкателя //, находится в контакте с линейкой, которая связана с электромагнитом. В момент окончания рабочего хода электромагнит перемещает линейку, и толкатель 11, упираясь в винт 13 упора 17, сжимает пружину 25 и отводит салазки. Поперечные салазки остаются в отведенном положении в течение всего холостого хода.
Резцовые салазки 4 могут продольно перемещаться по направляющим поперечного суппорта 2. Это перемещение необходимо при настройке для попадания в нитку, для врезания под углом и при нарезании резьбы до упора.
При настройке салазки перемещаются винтом 21, который оттягивает резцовые салазки, сжимая пружину 22.
Для врезания резца под углом (резание одной кромкой) на каретке устанавливается кулачок 20 со скосом в соответствии с нарезаемой резьбой. Врезание происходит при автоматической поперечной подаче. Толкатель /, перемещаясь по скосу кулачка, позволяет резцовой головке под действием пружины 22 перемещаться одновременно и в продольном направлении. Второй упор 18 должен быть освобожден. При нарезании резьбы до упора в момент, когда резец приходит в соприкосновение с заплечиком обрабатываемой заготовки, суппорт продвигается дальше; это происходит на 1—5 мм до момента переключения на обратный ход.
На резцовых салазках укрепляют резцовую головку 3 для зажима резцедержателя. Для установки его под углом на резцовой головке имеется шкала с ценой деления 1°. В соответствии с заточкой резца ось отверстия головки находится на 7 мм выше линии центров станка.
Для компенсации погрешностей шага резьбы ходового винта, обусловленных неточностью его изготовления и колебаниями температуры, служит коррекционная линейка (см. стр. 356).
РЕЗЬБОЙ А РЕЗИ ЫЕ СТАНКИ
Исправление прогрессивной ошибки или изменение шага нарезаемого винта с целью учета деформаций при последующей термической обработке обеспечивается тем, что коррекционная линейка выполнена поворотной. Для поворота ее имеются два ви-нта, один из которых снабжен лимбом. Повороту лимба на одно деление соответствует изменение шага нарезаемого винта на 0,1 мк на 100 мм длины. Профиль поверхности линейки, по которой скользит конец рычага 6, жестко связанного с гайкой 7, обработан по кривой. При продольном движении каретки 9 рычаг 6 поворачивает маточную гайку 7 на определенные углы в том или в другом направлении и тем самым увеличивает или уменьшает соответствующий шаг нарезаемой резьбы.
На станке можно нарезать также конические резьбы. Коническую резьбу с небольшой конусностью можно нарезать, сместив центр задней бабки. В других случаях применяется специальная линейка, которую устанавливают на место линейки для автоматического отвода суппорта; при этом ролик 10 при движении каретки все время скользит по скосу линейки.