АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ДИАМЕТРА ЗАГОТОВКИ ПОД НАКАТЫВАНИЕ РЕЗЬБЫ НА ПОЛУЧАЕМЫЙ ПРОФИЛЬ РЕЗЬБЫ

В современной промышленности широкое применение находят стержневые крепежные изделия с резьбой (болты, винты, шпильки и т.п.). Особенно важную роль данные изделия играют в авиационном строении. В наше время формирование резьбы при массовом производстве изделий осуществляют пластическим деформированием (накатыванием). Применение данного метода накатывания для наружных резьб позволяет обеспечить увеличение производительности труда примерно в 3-5 раз, снизить шероховатость поверхности резьбы, метод накатывания приводит к существенной экономии металла, а также к увеличению надежности и долговечности деталей в несколько раз. При сравнении процесса накатывания и обработку резанием, выявляется ряд преимуществ. Процесс накатывания, по сравнению с обработкой резаньем, приводит к высокой производительности, возможности получения более точных размеров резьбы, а так же к повышеннию усталостной прочности получаемых деталей.

В любой сфере производства есть узкие места, которые необходимо устранять для более эффективного функционирования производства. При производстве деталей типа болт процесс накатки в технологии изготовления требует особого внимания. Процесс накатывания резьбы болтов роликами происходит в три стадии: профилеобразование, калибрование и сбег (сбрасывание). Стадия профилеобразования состоит из формирования профиля резьбы на заготовке. На второй фазе, фазе калибрования резьбы, отсутствуют внедрения профиля инструмента в тело заготовки, данная фаза направлена на увеличение точности резьбы. Третья стадия – это сбег. На этой стадии происходит выведение профиля инструмента из уже полученного профиля заготовки, так же данная стадия способствует сохранению достигнутого результата на предыдущих фазах. Такая фаза помогает максимально исключить негативное влияние упругих деформаций системы на качество сформированной резьбы.

В наше время наиболее известный и распространенный способ накатывания роликами является накатывание с радиальной подачей роликов. Этот метод известен применением самой простейшей оснастки и инструментов. Одна из часто используемых схем этого метода – это схема накатывания на ноже двумя вращающимися роликами, один из которых имеет радиальную подачу. Существуют несколько условий формирования резьбы, от которых зависит точность основных размеров, и форма резьбового профиля болтов. При формировании резьбы нужно учитывать не только средние значения диаметра заготовки и механические характеристики, но и параметры режимов накатывания. Для получения точной резьбы, в производстве болтов имеющих повышенный класс точности и других изделий подобного типа, необходимо произвести накатывание на упоре станка. Данное действие поможет исключить заполнение контура инструмента и предотвратить раздавливание заготовки при больших усилиях. Также стоит взять во внимание, что продолжительность накатывания должна обеспечивать калибрование накатываемой резьбы.

Цель работы заключается в исследовании закономерности влияния диаметра заготовки под накатывание резьбы на получаемый профиль резьбы. Объектом исследования будет являться формирование профиля метрической резьбы накатыванием двумя роликами, как наиболее широко применяемое в машиностроении.

Для исследования влияния диаметра заготовки под накатывание резьбы на получаемый профиль возьмем за пример шестигранный болт М20×137 10.9хим.фос10-15ГОСТ-Р52644-2006 (рис.1) с шестигранной головкой и увеличенным размером под ключ. Данный болт применяется в основном для соединения и крепления высоконагруженных резьбовых соединений стальных конструкций в авиастроении. Заготовка имеет следующие параметры: профиль метрической резьбы с наружным диаметром 20 мм и шагом 1,5 мм. Предельные размеры винтовой резьбы класса допуска 6az представлены в таблице 1.

Таблица 1

Предельные размеры винтовой резьбы М20х1,5 класса допуска 6az.

Рисунок 1. Болт М20×137 10.9хим.фос10-15ГОСТ-Р52644-2006.

По предварительным расчетам диаметра под накатку из условия равенства объемов выявили диаметр исходной заготовки, который равен 18,9 мм.

Для выявления закономерности влияния диаметра заготовки на получаемый профиль резьбы нам необходимо найти рациональный диаметр под накатку. Для этого проведем несколько экспериментов с использованием полученного результата. Для эксперимента у образцов изменим диаметр участка под накатку при неизменяемой длине заготовки - 150 мм, и длине тела болта – 92мм. Результаты замеров приведем в таблице 2.

Таблица 2

Результаты экспериментов по выбору диаметра под накатку T_d=236мкм

Из полученных данных, по нашей работе можно определить, что наилучший результат получен при значениях диаметра под накатку dн = 18,95 мм, при этом внутренние и наружные диаметры накатанной резьбы находятся в пределах допуска. Тем самым можно прийти к выводу, что если ограничить перемещение ролика упором, то внутренний и средний диаметр резьбы болта практически не зависит от диаметра заготовки болта. А наружный диаметр резьбы болта и, как следствие, степень заполнения контура зависят от отклонения значений диаметра заготовки болта под накатывание.

Список литературы:

1. Киричек, A.B., Афонин А.Н. Исследование напряженно-деформированного состояния резьбонакатного инструмента и заготовки методом конечных элементов текст. // СТИН, 2007, №7. С. 21-25.
2. Моделирование процесса накатывания резьб с радиальной подачей в DEFORM 3D / A.B. Киричек, А.Н. Афонин, А.Г. Апальков, Д.А. и др.// Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение, 2008, № 2-3/270 (545).-С. 39-44.
3. ГОСТ 19256-73. Стержни под накатывание метрической резьбы. Диаметры [Электронный ресурс] URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-19256-73 (дата обращения 28.03.2017)