АБРАЗИВНО-АЛМАЗНАЯ ОБРАБОТКА

РЕЗЬБОШЛИФОВАНИЕ

Как правило, резьбовой инструмент и резьбовые детали подвергают термической обработке, в процессе которой у резьбы искажается профиль. Поэтому все резьбовые детали и инстру­менты после термической обработки подвергают шлифованию, которое производится или путем шлифования предварительно нарезанной или накатанной резьбы до закалки детали, или путем нарезания резьбы по целому на незакаленной или закаленной заготовке детали.

Наиболее распространенным и точным способом обработки по целому для резьб с шагом 0,5—1,5 мм является шлифование однониточным кругом с большой глубиной шлифования (0,4— 1,2 мм) и малой скоростью детали (0,2—1 мімин) за один—три прохода или шлифование с малой глубиной (0,02—0,06 мм) и большой скоростью детали (3—10 мімин). При этом способе шли­фования ось круга наклонена к оси детали под углом а, равным углу подъема резьбы. Иногда при меньших требованиях к точ­ности шлифуют резьбу не только при прямом, но и при обратном ходе. Во время шлифования резьбыдетальвращается или навстречу вращению круга, или в одну сторону с ним.Попутноевращеннеобес- печивает лучший доступ охлаждающей жидкости между кругом и деталью, что позволяет шлифовать с большей глубиной резания. При шлифовании однониточным кругом достигается точность по среднему диаметру резьбы ± 5 мк, по шагу резьбы ± 2—3 мк на длине 25 мм и ±6—10 мк по половине угла профиля резьбы.

Резьбошлифование может осуществляться и многониточным кругом шириной 20—80 мм с кольцевыми нитками, имеющими профиль шлифуемой резьбы. При этом детали, имеющие длину резьбы меньше ширины круга на две—три нитки, шлифуют мето­дом врезания при Vg = 0,02ч-0,14 мімин (рис. 67, а), а детали с резьбой больше ширины круга шлифуют методом продольной подачи (рис. 67, б). Последний способ более производителен, чем первый, но менее точен. Иногда при работе с продольной подачей применяют составные круги: более твердый для прорезания резьбы и мягкий — для калибрования ее профиля.

Резьбошлифование многониточным кругом с винтовой резьбой требуемого профиля на его поверхности применяют реже. При работе этим способом шлифовальный круг и шлифуемая деталь

должны иметь одинаковое число оборотов, причем v_d — 60V_K ~

обычно берется в пределах 0,25—2,5 м/мин. При меньших глу­бинах шлифования v_d берется больше и наоборот.

Бесцентровое сквозное шлифование многониточным кругом с кольцевыми канавками применяется в массовом производстве. Опорный нож устанавливают под углом а, равным углу подъема резьбы, а ось ведущего круга — под углом 2а. Этот способ самый

производительный, но менее точ­ный, чем остальные.

По сравнению с большинст­вом других видов шлифования при резьбошлифовании круг на­ходится особенно в трудных условиях. Эти условия опреде­ляются прежде всего профилем круга, профилем шлифуемой де­тали, высокими требованиями к точности и качеству поверх­ностного слоя — полное отсут­ствие прижогов при чистоте по­верхности не менее 8-го клас­са, — большим контактом круга с деталью, плохим теплоотводом из-за малых размеров деталей и трудностью проникновения охлаждающей жидкости между кругом и деталью.

При резьбошлифовании применяют обычно круги диаметром 350—500 мм и реже 150—300 мм. Толщина резьбошлифовальных однониточных кругов этих диаметров равна 6—10 мм, но факти­чески толщина работающего однониточного круга получается зна­чительно меньше. Чем меньше шаг шлифуемой резьбы, тем меньше толщина и -высота профиля круга, используемые для шлифования. Приблизительно максимальная толщина и высота профиля круга, производящие шлифование, соответственно равны величине

шага S и глубине нарезания t = —                        (рис. 68). Радиус

закругления при вершине резьбы также зависит от ее шага; у метрических резьб г = 0,0631 мм. Для обеспечения такого ра­диуса на детали круг должен иметь вершину, заостренную с радиу­сом, измеряемым сотыми или десятыми долями миллиметра.

Таким образом, в резьбошлифовании участвует относительно небольшое число зерен, что и является его особенностью.

Условия работы зерен, расположенных 'на ’скошенных под углом 55—60° торцах круга и на его периферийной части, раз­личные. Зерна, находящиеся на скошенной части, лучше закреп- 230

Лены в Связке и меньше нагружены, чем зерна, расположенные на периферийной части, которые больше изнашиваются. '

к выводу, что для придания вершине круга нужного профиля необходимо, чтобы на отрезке аб (см. рис. 68) находилось несколько зерен. Количество зерен, находящих­ся на этом участке, у кругов разной зернистости зависит от шага резьбы (рис. 69). Даже при применении для шлифования резьбы с шагом 0,5 мм круга зернистостью М28 на участке аб будет максимум два зерна, что явно недостаточно для обеспечения стойкости кромки круга. При таком малом числе зерен они скреплены хуже, чем при большем их числе.

Зерно с закреплено лучше, чем зер­на а\\ б (см. рис. 68). Поэтому мини­мальное число зерен на участке аб для обеспечения стойкости вершины круга должно быть не менее трех. С этой же целью стремятся уве­личить диаметр шлифовального круга и тем самым увеличить число зерен, принимающих участие в резании, и сохранить стой­кость кромки на возможно большей длине по периферии круга.

Стойкость круга зависит от диаметра круга, шага резьбы и характеристики круга.

Стойкость круга повы­шается при увеличении его твердости; однако при этом появляется опасность воз­никновения прижога верши­ны резьбы. Большое увеличе­ние твердости нежелательно и потому, что это вызывает некоторое снижение произво­дительности.

Поэтому для шлифования резьбы с малым шагом наряду с кругами на керамической связке применяют круги на специальной вулканитовой связке СКН, обеспечивающей лучшее удержание зерен и стойкость кромки, и более твердые круги, чем для шлифования резьбы круп­ных шагов.

Характеристика шлифовальных кругов для однониточного резьбошлифования деталей из углеродистой стали приведена в табл. 35.

Круги на вулканитовой связке СКН, предназначенные для той же работы, что и круги на керамической связке, имеют зерни­стость на одну-две степени крупнее. Эта связка отличается повы­шенной прочностью и жесткостью, вследствие чего у кругов, из­готовленных на ней, лучше удерживается форма кромки и можно работать с высокой скоростью резания; круги на связке ГБ об­ладают высокой кромкостойкостью, почему и применяются для шлифования за одну операцию.

Возможность применения кругов более крупной зернистости объясняется технологией их изготовления. Круги на связке из синтетического каучука, как известно, изготовляются прокаткой, в процессе которой происходит измельчение зерен — наименее прочные зерна раскалываются и располагаются в теле круга параллельно торцовым поверхностям. Такое расположение зерен позволяет им разместиться на единице площади в большем коли­честве, что и обеспечивает большую производительность кругов на этой связке.

Радиусы вершин зерен М40 примерно равны 3,65 мк, а зерен М28 — около 2,7 мк, т. е. прочность вершин зерен зернистостью М40 больше, чем зерен М28, что также способствует более устой­чивой работе этих кругов.

При многониточном шлифовании выбирают круги на керами­ческой связке (табл. 37), причем для шлифования резьбы на деталях из быстрорежущей стали берут круги на одну степень тверже, чем при шлифовании резьбы на деталях из углеродистой

стали, и при этом часто применяют круги из зеленого карбида кремния.

Для нарезания резьбы по целому с шагом больше 2 мм надо применять шлифовальные круги зернистостью крупнее № 5.

Учитывая указанные выше особенности резьбошлифования и увеличение применения резьб с малым шагом, выпускаемые в по­следние годы, резьбошлифовальные станки рассчитывают на работу со скоростями круга 62—67 місек.

Процесс однониточного резьбошлифования с автоматической поперечной подачей, большой скоростью детали и малой глуби­ной резания при съеме припуска за 10—13 проходов является менее опасным для образования прижогов, особенно на верши­нах резьбы, где происходит концентрация возникающих тепло­вых напряжений меньше. Фактически часто работают при более высоких, более производительных режимах, что и является глав­ной причиной прижогов.

При ручной поперечной подаче резьбошлифование по целому производится обычно с небольшой скоростью детали 0,2—1 м/мин и с большой глубиной резания — за два-три черновых и один чистовой проход. Первый черновой проход при нарезании резьбы с шагом 0,5-—1,5 мм ведется в зависимости от шага резьбы с ши­риной 0,15—0,55 мм, второй с глубиной 0,05—0,3 мм и третий с глубиной 0,025—0,1 мм. Чем меньше шаг, тем меньше глубина шлифования; чем меньше шаг и диаметр резьбы, тем больше число оборотов детали, которое берется от 1 об!мин при диаметре резьбы 100 мм, и больше и при шаге 1,5 мм до 11—12 обімин при диаметре резьбы 5 мм и шаге 0,5 мм. Этот способ является более опасным для образования прижогов и менее производителен, чем способ с автоматической поперечной подачей.

Предварительно нарезанную резьбу шлифуют при тех же скоростях детали и круга, но с меньшей глубиной шлифования, за два-три прохода.

гзз

Многониточное шлифование способом продольной подачи в 2 раза и способом радиальной подачи в Ю раз производительнее однониточного, и в последнее время оно все шире применяется при шлифовании резьбы с шагом 2 мм. Режимы резьбошлифова- ния зависят прежде всего от шага резьбы, характеристики и стой­кости круга. Основным фактором, по которому судят о возмож­ности проведения того или другого режима, является появление прижога. Режим можно повышать до тех пор, пока достаточна стойкость круга, отсутствуют прижоги и выполняются заданные требования к точности и шероховатости шлифуемой поверхности. С увеличением скорости детали возможность появления прижога снижается, поэтому ее следует увеличивать, но при этом необхо­димо снижать поперечную подачу, особенно на последних прохо­дах. Вместе с тем скорость детали связана с допуском на шаг. Чем меньше допуск, тем меньше должна быть скорость детали. Поэтому метчики и калибры следует шлифовать с меньшей скоро­стью, чем крепежные резьбы. Скорость детали связана также со стойкостью кромки круга. В случаях, когда профиль вершины круга из-за его износа быстро изменяется, необходимо уменьшать скорость детали и увеличивать скорость круга. С уменьшением диаметра круга скорость детали должна снижаться для умень­шения интенсивности съема металла в единицу времени и повы­шения стойкости круга. С уменьшением диаметра детали режимы шлифования следует снижать.

При шлифовании резьб с большим шагом режим может быть выше, чем при шлифовании резьб с малым шагом. Более низкие режимы (на 30—40%) также должны применяться при шлифова­нии резьбовых инструментов из быстрорежущих сталей.

При многониточном шлифовании методом врезания весь про­цесс совершается за два—четыре оборота при глубине шлифова­ния на один оборот от 0,3 до 0,1 мм. Стойкость круга при пред­варительном однониточном шлифовании обычно равна 10—15 мин и при чистовом шлифовании 5—7 мин. Стойкость кругов для многониточного шлифования 15—25 мин. Стойкость кругов при шлифовании методом врезания ниже, чем при работе методом продольной подачи. При шлифовании врезанием стойкость на­ходится в пределах 300—1200 мм пути, пройденного кругом, а для метода продольной подачи — в пределах 3000—8000 мм. Чем выше режим шлифования, тем меньше стойкость круга, больше возможность появления прижога, что недопустимо для резьбо­вого инструмента.

В связи с этим при шлифовании резьбы, особенно с большим шагом, большое значение имеет выбор охлаждающей жидкости. Чаще применяют смесь из 70% веретенного масла № 3 и 30% сульфофрезола. Режим шлифования, стойкость круга, жесткость и точность станка определяют и возможную точность шага резьбы.

Как показали бпыты ВНИИАШ, на точность шага резьбы значительное влияние оказывает также время, прошедшее с мо­мента пуска станка до начала шлифования. Опытами, проведен­ными на станке фирмы Эксцелло, установлено, что в течение 4 ч с момента пуска станка происходит осевое перемещение шпинделя бабки круга за счет постепенного нагрева подшипников. За это время перемещение составило 25 мк. После остановки станка шпин­дель вернулся в прежнее положение через такое же время. От­сюда следует сделать вывод, что первые 4 ч после пуска станка на нем не следует производить окончательное шлифование, так как шаг резьбы будет получаться несколько «растянутым». Большое влияние на точность и шероховатость поверхности оказывают метод и режимы правки. Как правило, перед окончательным шлифованием резьбы круг правят алмазом с малой подачей.

Многониточные шлифовальные круги для шагов резьбы 0,75— 2 мм профилируют при помощи накатного ролика из быстроре­жущей стали, смонтированного на специальном приспособлении, методом накатывания при скорости круга 75—100 об/мин или соответствующей скорости ролика. Накатывание производится в три приема при давлении ролика на шлифовальный круг 8— 12 кГ/см² с непрерывным обильным охлаждением и смыванием снимаемого абразива. Сначала по достижении контакта между роликом и кругом в течение 3—5 мин накатывают без подачи на врезание, а затем производят предварительное и окончательное накатывание (табл. 38).

Таблица 38

На срок службы ролика и качество правки большое влияние оказывает время правки, которое подбирается в зависимости от характеристики круга и шага резьбы. Круги на бакелитовой и вул- канитовой связке накатыванию роликом не поддаются и поэтому для многониточного шлифования не применяются. Стойкость ролика — 10—15 накаток, в зависимости от шага резьбы и марки

стали, из которой изготовлен ролик. Обычно ролики изготовляют из сталей Р9, Р18, ХВГ, У12.

Для обеспечения более высокой точности резьбы применяют метод профилирования круга алмазным резцом, установленным в специальном приспособлении. Профилирование многониточных и однониточных кругов следует вести без наклона круга, а шли­фование с наклоном на угол подъема резьбы — для увеличения стойкости и срока службы круга.

Внутреннюю резьбу шлифуют более мягкими кругами (на одну- две степени) тех же характеристик, которые приведены в табл. 37. Диаметр круга равен 0,5—0,8 диаметра шлифуемой резьбы.

Однониточные резьбошлифовальные круги правят алмазными карандашами типа НВМ или специально профилированными алма­зами и при этом снимают за проход минимальный слой, чтобы по­лучить необходимый профиль и остроту вершины круга максималь­но точной.

Резьбошлифование метчиков, накатных роликов и других из­делий из твердых сплавов, как показали опыты УКРНИИСМИ, может производиться алмазными кругами АСП10-4М1-150% при работе методом нарезки по целому с v_K = 35 м/сек; v_g = 5 об/мин, t_nped = 0,005 : 0,1 мм и t_4Ucm — 0,01-г-0,03 мм. При этом ал­мазный круг рекомендуется править кругами из зеленого карбида кремния твердостью СМ1-СМ2 и зернистостью на две-три степени крупнее, чем у выправляемого круга при v_K = 15-е20 м/сек, v _ад.к — 60 м/мин и t = 0,005^-0,01 мм/дв-ход. Такие режимы обеспечивают получение чистоты 9—10-го класса и удельный рас­ход алмазов 1,5—2 мг/м. Стойкость твердосплавных метчиков и роликов в десятки раз выше, чем стальных.