Назначение и классификация резьбообрабатывающих станков
В машиностроении нарезание резьбы производят на токарно-винторезных, винторезно-токарных, сверлильных станках, но в основном на резьбообрабатывающих станках, которые по классификатору относят к пятой группе. Основными типами резьбообрабатывающих станков являются резьбонарезные, резьбофрезерные, гайконарезные, резьбо- и червячно-шлифовальные станки.
Способы резьбообрабатывания, применяемый при этом резьбонарезной инструмент и резьбообрабатывающие станки весьма разнообразны.
Образование резьбы способами нарезания и фрезерования производят: для наружной резьбы — резьбовыми резцами, винторезными головками, гребенчатыми и дисковыми резьбовыми фрезами, круглыми плашками; для внутренней резьбы — резцами, метчиками и гребенчатыми фрезами. Вихревые головки используют при нарезании одно- и многозаходных винтов и червяков в условиях крупносерийного производства.
Способ накатывания наружных резьб плоскими плашками применяют на резьбонакатных станках и резьбонакатных автоматах. Резьбофрезерование — один из самых производительных методов — выполняется на специализированных резьбофрезерных станках.
Технические характеристики наиболее распространенных моделей резьбонарезных и резьбофрезерных станков и полуавтоматов приведены в табл. 1, гайконарезных автоматов в табл. 2, а резьбо- и червячно-шлифовальных станков в табл.3.


Таблица 1. Резьбонарезные и резьбофрезерные станки и полуавтоматы
 
   Модель станка5991 5991П5993 5993П5994 5994П2054М2056
  Диаметр нарезаемой резьбыМ4-М16М12…М42М24…М76(М6)(М18)
  Шаг нарезаемой резьбы р, мм0,75-21,75…43-60,4…1,251-3,5
  Частота вращения шпинделя инструмента, с-11,5-8,330,75…4,160,26-1,53,73…37,331,86-18,66
  Скорость рабочего перемещения каретки, мм/мин300-450300…450250-450
  Модель станка2Е0565Б635Б63Г5Б645Б65
  Диаметр нарезаемой резьбы(М18)(М80)(М80)(М15)(М200)
  Шаг нарезаемой резьбы р, мм0,5-3(5)(5)(6)(6)
  Наибольшая длина нарезаемой резьбы, мм50507575
  Частота вращения шпинделя инструмента, с-11,86-18,662,66.-41,661,33…10,501,05…16,660,83…13,33
  Частота вращения шпинделя заготовки, с-10,005…0,2660,005…0,1660,002…0,1330,001…0,083
Таблица 2. Гайконарезные автоматы
Модель станка2061206220632064
  Диаметр нарезаемой резьбы, ммМЗ…М5М6…М10М12…М20М24…М30
  Частота вращения шпинделя, с-16,66…37,334,66-151,66-9,331,76-5,58
  Производительность, шт./час4500…65001980-4000950-1900480-880
  Мощность электродвигателя, кВт0,61,135,5
  Масса, кг295370640985
Примечание. В скобках приведены наибольшие диаметр и шаг резьбы.
Таблица 3. Резьбо- и червячно-шлифовальные станки
 
   Модель станка5К822В 5П8225К821В 5П8215Д822В58975К823ВМВ1395К8815887 5887В
  Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки, мм: диаметр200 160125 120200 16010-33320 28020125320
  Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки, мм: длина500360150080-2801000903601000
  Диаметр шлифуемых резьб кругом, мм: Однониточным3-150 30-1252-95 30-8020-150 30-12530-320 70-220
  Диаметр шлифуемых резьб кругом, мм: Многониточным10-12010-6520-12030-320
  Шаг шлифуемых резьб однониточным кругом: метрической1-60,25-12 0,5-61,5-24 1-60,5 3,51-75 1-60,2-2
  дюймовой (число ниток на 1″)28-328-4,514-324-3
модульной0,3п-14п0,Зп-4п1п-14п0,5п-25п  
  Многониточным кругом1-4 1-31,5-4 1-31-6
  Модуль шлифуемых червяков1-61-16
  Наибольший диаметр шлифуемых червяков, мм12550-320
Резьбонарезные и резьбофрезерные станки и полуавтоматы (см. табл. 1), гайконарезные автоматы (см. табл. 2) предназначены для нарезания наружной и внутренней резьбы.
Станки мод. 5Б63, 5Б63Г, 5Б64, 5Б65 (см. табл. 1) используют как резьбофрезерные полуавтоматы, а остальные модели станков, характеристики которых приведены в этой таблице — как резьбонарезные. По конструктивному исполнению станки мод. 2054М, 2056, 2Е056 — вертикальные резьбонарезные, остальные — горизонтальные резьбонарезные полуавтоматы.
Все гайконарезные автоматы, технические характеристики которых приведены в табл. 2, — двухшпиндельные и предназначены для нарезания правой метрической и дюймовой резьб в шестигранных гайках.
Технические параметры резьбо- и червячно-шлифовальных станков, представленные в числителе табл. 3, относятся к шлифованию наружных резьб, в знаменателе — к шлифованию внутренних резьб. Полуавтоматы мод. 5П822 и 5П821 повышенной точности предназначены для шлифования только наружной цилиндрической резьбы без затылования и конусного шлифования.
Полуавтомат мод. 5897 и специальный станок мод. МВ139 предназначены для шлифования резьбы на метчиках.
На станке мод. 5Д822В производят шлифование внутренних резьб.
Полуавтомат мод. 5К881 и станки мод. 5887, 5887В используют как червячно-шлифовальные, причем степень точности шлифования червяков на станке мод. 5К881 — 5 для однозаходных червяков и степень точности — 6 для многозаходных, на мод. 5887 и 5887В — степень точности — 4 для однозаходных и степень точности — 5 для многозаходных червяков.
Способы резьбообрабатывания
Способы резьбообрабатывания, применяемый при этом резьбонарезной инструмент и резьбообрабатывающие станки весьма разнообразны.
Образование резьбы способами нарезания и фрезерования производят: для наружной резьбы — резьбовыми резцами, винторезными головками, гребенчатыми и дисковыми резьбовыми фрезами, круглыми плашками; для внутренней резьбы — резцами, метчиками и гребенчатыми фрезами. Вихревые головки используют при нарезании одно- и многозаходных винтов и червяков в условиях крупносерийного производства.
Способ накатывания наружных резьб плоскими плашками применяют на резьбонакатных станках и резьбонакатных автоматах.
Способ накатывания резьбы накатными роликами используют для образования метрических резьб диаметром 3…68 мм с шагом р = 0,5…6,0 мм.
Затылование фрез (червячных, дисковых, фасонных), а также нарезание метрических, дюймовых и модульных резьб часто выполняют на токарно-затыловочных станках. В тех случаях, когда к поерхностям резьб предъявляют повышенные требования по точности последние подвергают шлифованию (например: резьбы ходовых винтов, червяков, метчиков и др.). Сведения о возможной точности получения резьб в зависимости от способа резьбообработки приведены в табл. 4.
Таблица 4. Способы резьбообрабатывания и получаемая точность резьб
Способы обработки резьбы Диаметр, мм Шаг р, мм Максимальная твердость заготовки по HRCСтепень точности 
   Накатывание роликами 2-250 0,35-2032 2-6 
   Нарезание головками 1,7-400 0,35-6 35 5-8
   Точение 2-1000 0,35-100 60 6-8
   Вихревая обработка 20-1000 2,5-100 45 7-9
   Обработка плашками 0,25-72 0,75-3 32 5-8
   Нарезание: метчиками головками 0,25-300 36-300 0,75-10 0,75-845 45  2-7 5-8
 Точение 10-1000 0,5-100 60 4-8
   Вихревая обработка 30-250 3-50 45 7-9
   Накатывание: метчиками головками 1-52 50-2000,25-2,5 0,5-3 24 24  2-6 4-6
Токарно-затыловочные станки, используемые для затылования, по конструкции аналогичны токарно-винторезным.
Зубья фасонных фрез затачивают, как и фасонные резцы, по передней поверхности, а чтобы сохранить профиль зубьев и требуемые задние углы при переточках, производят затылование зубьев. Затылование выполняют резцом, который при равномерном вращении фрезы в центрах станка равномерно перемещается в радиальном направлении, начиная от вершины зуба фрезы, по заданной поверхно¬сти, образуя нужный профиль.
  Зная задний угол а диаметр D и число Z зубьев фрезы, можно определить величину затыловання К, т. е. радиальное перемещение резца (рис. 6.1): К= (nD/Z)tg а. В качестве кривой затылования пробы резец за один оборот шпинделя станка совершил столько же двойных ходов, сколько зубьев у фрезы.

  

Рис. 1. Схемы затылования фрезы
Винторезные токарные станки в отличие от токарно-винторез-ных используют только для нарезания резьбы на деталях, которые изготовляют в большом количестве. Требования, предъявляемые к ним по точности резьбы, выше тех, которые можно обеспечить на обычных токарно-винторезных станках. Конструкции винторезных станков имеют повышенные точность и жесткость. Станина их выполнена жесткой и монолитной, а передняя бабка имеет повышенную жесткость; шпиндель смонтирован на подшипниках скольжения или качения повышенной жесткости и точности. Суппорт станка выполнен без верхней поворотной части. Каретка суппорта имеет удлиненные направляющие; ходовой винт большого диаметра смонтирован на роликоподшипниках и размещен внутри станины между направляющими. Такие конструктивные особенности исключают перекосы каретки суппорта при движении по направляю¬щим станка.
Кроме того, на станке размещены корректирующие устройства (линейки), компенсирующие неравномерность тепловой деформации ходового винта, погрешности его изготовления и др. Повышение точности и жесткости винторезной кинематической цепи достигается также сокращением числа звеньев. Например, в станке отсутствует коробка подач, а настройку его винторезной цепи на шаг нарезаемой резьбы выполняют гитарой сменных зубчатых колес. На станке также предусмотрен автоматизированный цикл нарезания резьбы.
Особенности обработки резьбовых поверхностей.
Обработка резьбы резцами.
Для нарезания внутренней и наружной резьб применяют стержневые резцы (рис. 2). Наружную резьбу нарезают прямыми или отогнутыми резцами, а внутреннюю — изогнутым резцом в отверстиях малого диаметра и прямым резцом, установленным в оправку, в отверстиях большого диаметра. Режущие кромки резца должны располагаться соответственно профилю обрабатываемой резьбы. При нарезании резьб треугольного профиля используют резцы с углом при вершине е = 60° ± 10′ — для метрической резьбы и s = 55° ± 10′ — для дюймовой резьбы.
Прямоугольные и трапецеидальные резьбы часто бывают с двух-, трех- и с большим числом заходов. Поэтому их угол подъема винтовой линии может быть значительно больше угла подъема винтовой линии треугольных резьб и достигать значений у > 40°. При обработке такой резьбы форма профиля резца должна соответствовать профилю, который получается в пересечении винтовой поверхности резьбы с передней поверхностью резца. Главная режущая кромка резца должна быть параллельна оси нарезаемой резьбы. Нормальные условия резания обеспечиваются, если действительный задний угол резца не менее 3°.
При нарезании правозаходной резьбы задний угол у левой режущей кромки резца должен быть на 2° больше угла подъема резьбы, а задний угол у правой режущей кромки — около 3°. При нарезании левозаходных резьб значения этих углов изменяют на противо¬положные.
Распространены два способа установки резца при нарезании резьбы с углом у > 40° подъема винтовой линии. При работе по первому способу главную режущую кромку резца устанавливают парал¬лельно оси детали (рис. 3, а).
 

 

 Рис. 2. Резцы для нарезания резьбы: a — прямой; б — круглый; в — изогнутый

Рис. 3. Схемы установки резцов при нарезании резьбы с углом > 40° наклона винтовых линий: а — параллельно оси детали; б — с канавкой; в — перпендику¬лярно винтовой линии
Это позволяет нарезать резьбу, профиль которой совпадает с профилем резца. При этом способе условия работы боковых режущих кромок резца неодинаковые. Угол резания у правой боковой кромки резца больше 90°, что ухудшает условия резания. Для улучшения условий резания на передней по¬верхности вдоль режущей кромки выполняют канавку (рис. 3, б), но это ослабляет стойкость резца. С увеличением угла подъема резьбы возрастает нагрузка на резец, он отклоняется влево и вниз, что может привести к подрезанию профиля резьбы.
При применении второго способа (рис. 3, в) главную режущую кромку резца устанавливают перпендикулярно винтовой линии, т. е. боковым поверхностям резьбовой канавки. В этом случае обе боковые режущие кромки находятся в одинаковых условиях работы. Однако при этом происходит искажение профиля резьбы, которое тем больше, чем больше угол ее подъема.
С учетом достоинств и недостатков каждого способа, второй способ установки резца используют при черновых рабочих ходах для снятия больших припусков. При нарезании резьб с шагом 3…4 мм, а также при чистовых рабочих ходах (с припуском 0,2…0,3 мм) применяют первый способ установки резца.
Обработка резьбы многониточными резцами. По конструкции многониточные резцы подразделяют на стержневые, призматические и круглые резьбовые (рис. 4). В производственной практике их называют резьбонарезными гребенками. Круглые резьбовые гребенки выполняют с кольцевой и винтовой резьбой. При нарезании резьбы резьбонарезной гребенкой нагрузку распределяют на большее число зубьев, путем срезания части зубьев под углом Ф = 25…30°. В результате этого образуется заборная часть, а остальные зубья составляют калибрующую часть. Многониточные резцы можно многократно перетачивать, сохраняя при этом первоначаль¬ную точность профиля резьбы.
 
   Рис. 4. Многониточные резцы: а — стержневой; б — призматический; в — круглый
Способ обработки резьбы резьбонарезными гребенками являет¬ся высокопроизводительным, так как зубья гребенки представляют собой ряд последовательно расположенных резцов, работающих од¬новременно. При этом полный профиль резьбы получают за один-два рабочих хода. Для нарезания резьбы с небольшим углом подъема используют круглые резьбонарезные гребенки с кольцевой нарезкой, а при больших углах подъема — гребенки с винтовой нарезкой. Углы подъема винтовой линии гребенки и нарезаемой резьбы должны быть близки по значению. Диаметр резьбонарезной гребенки выбирают равным наружному диаметру резьбы, либо в крат¬ное число раз больше его, соответственно этому увеличивается число заходов гребенки. У резьбонарезной гребенки направление резьбы должно быть противоположным направлению нарезаемой резьбы.
Для нарезания внутренней резьбы диаметр резьбонарезной гребенки должен быть несколько меньше диаметра нарезаемой резьбы, поэтому угол подъема винтовой линии резьбонарезной гребенки должен быть несколько больше угла подъема винтовой линии нарезаемой резьбы.
Обработка резьбы резьбонарезными головками.
Для нарезания наружной и внутренней резьб часто используют резьбонарезные головки. В винторезных головках применяют радиальные, тангенциальные и круглые резьбонарезные гребенки (рис. 5). Резьбонарез¬ные головки конструктивно выполняют самооткрывающимися, т. е. в конце нарезания резьбы их плашки или резьбонарезной гребенки автоматически расходятся и при обратном ходе не соприкасаются с резьбой.
 
 
Рис. 5. Виды резьбонарезных головок: а — радиальная; б — тангенциальная; в — круглая
Для нарезания наружных метрических и дюймовых резьб с номинальным диаметром 4…60 мм и шагом резьбы до 4 мм применя¬ют винторезные самооткрывающиеся головки с круглыми гребенка¬ми по ГОСТ 21761—76. Они обеспечивают нарезание резьбы сред¬него класса точности. Размер головки и ее тип выбирают в соответствии с применяемым оборудованием; при нарезании резьбы на револьверных и токарных станках используют головки 1К — 5К; на сверлильных станках и автоматах 1КА — 5КА при применении автоматов типов 1124 или 1136 — 1КИ — 25А.
Наиболее распространены резьбонарезные головки с круглыми резьбонарезными гребенками, так как они просты по конструкции, позволяют работать при нарезании наружной резьбы с большим числом переточек и обладают большей стойкостью, чем радиальные и тангенциальные резьбонарезные гребенки.
Конструкция винторезной головки для нарезания наружной резьбы круглыми резьбонарезными гребенками 2 с кольцевой нарезкой показана на рис. 6, а. Установленные выточкой 3 на кулачках 4, резьбонарезные гребенки крепят винтами 7 равномерно по окружности на равном расстоянии от центра в зависимости от диаметра нарезаемой резьбы.
Угол наклона витков резьбонарезных гребенок, обеспечивает опорная поверхность кулачков, а также смещение витков соседних гребенок на \/z шага резьбы, где z — число гребенок.
Через штифты 13 кулачки 4 прижимаются пружинами 5 к обойме 7, которая посредством рукоятки 12 может перемещаться вдоль корпуса 6. Резьбонарезные гребенки в рабочем положении (см. рис. 6.6, а) сведены. При этом кулачки 4 своими выступами М упираются в обойму 7. Настройку на размер резьбонарезных гребенок выполняют или по готовой детали, или по проходному рабочему резьбовому калибру, которые устанавливают в рабочую зону.
 
    Рис. 6. Конструкция невращающейся винторезной головки: а — рабочее положение; б — с открытыми резьбонарезными гребенками; 1 — винт; 2 — гребенка; 3 — выточка; 4 — кулачок; 5, 11 — пружины; 6 — корпус; 7 — обойма; 8, 13 — штифты; 9 — кольцо; 10 — хвостовик; 12 — рукоятка; 14 — винт
Размер изменяют поворотом кольца 9 винтами 14. Кольцо 9 посредством штифта 8 поворачивает корпус 6 с кулачками 4. Кулачки, перемещаясь по скошенным поверхностям Г обоймы 7, удаляются или приближаются к оси головки.
Устанавливают и закрепляют резьбонарезную головку хвостовиком 10. Между корпусом 6 и хвостовиком 10 зазор выбирается пружиной 11. Нарезают резьбу путем принудительной подачи головки, равной шагу нарезаемой резьбы. Резьбу можно нарезать и головкой, перемещающейся самозатягиванием. На определенном расстоянии до конца рабочего хода подача прекращается и головка останавливается. При этом останавливаются хвостовик 10 и обойма 7, а корпус 6, увлекаемый резьбой детали, продолжает перемещаться. В результате выступы М кулачков выходят из обоймы 7 и кулачки вместе с гребенками 2 под действием пружин 5 расходятся, освобождая обрабатываемую деталь. Возврат резьбонарезных гребенок в исходное положение, а также остановку процесса обработки резьбы про¬изводят поворотом рукоятки 12.
Внутреннюю резьбу обычно нарезают резьбонарезными головками с призматическими резьбонарезными гребенками. Режущие кромки у таких гребенок располагаются на одном диаметре и имеют заходный конус. Число гребенок в комплекте зависит от размера головки. В комплекте гребенки смещены относительно друг друга в соответствии с углом подъема винтовой линии нарезаемой резьбы.
Обработка резьбы накатыванием. Обработку резьбы накатыванием осуществляют копированием профиля накатного инструмента за счет его вдавливания в металл заготовки.
На станках и автоматах производят накатывание резьбы диаметром от 5 до 25 мм одним роликом (рис. 7). Резьбу накатывают при вращении заготовки в патроне или цанге с поступательным перемещением суппорта станка вместе с накатником 3, в который вмонтирован ролик 2. При этом следят за деформацией заготовки под действием односторонней радиальной силы.
Накатывание резьбы до 50 мм выполняют с применением резьбонакатных головок с тремя роликами и более (рис. 8). Ролики могут быть самораскрывающимися и нераскрывающимися, их выполняют с кольцевой и винтовой нарезкой.

    
 
Рис. 7. Обработка резьбы накатыванием (1 – заготовка; 2 — ролик; 3 — накатник).
Обработка резьбы гребенчатыми резьбовыми фрезами. Этот способ образования резьбы применяют на резьбофрезерных станках для нарезания коротких наружных и внутренних резьб. Нарезание резьбы полного профиля на всей требующейся длине производится за 1 — 1/4 оборота заготовки, что наряду с отсутствием обратных ходов обеспечивает увеличение производительности в несколько раз по сравнению с обычным нарезанием резьбы резцами. Фрезы изготовляют из стали Р6М5 или Р18 право- и леворежущими с коническим хвостовиком и насадными.
Обработка дисковыми резьбовыми фрезами. Этот способ образования резьбы применяют на специальных резьбофрезерных станках для предварительного нарезания трепецеидальных наружных резьб с крупным шагом. В зависимости от профиля нарезаемой резьбы фрезы могут иметь симметричный или несимметричный профили. После фрезерования такой резьбы ее окончательную обработку выполняют профильным шлифовальным кругом на специальных резьбо- или червячно-шлифовальных станках.
Резьбонарезные станки
  
 
Станки повышенной точности для нарезания резьбы применяют в инструментальной и приборостроительной промышленности при изготовлении винтов микрометров, резьбовых калибров, длинных метчиков, а также в электротехнической и авиационной промыш¬ленности при производстве высокопрочного крепежа.
При настройке подач в этих станках используют в основном сменные зубчатые колеса в сочетании с ходовым винтом и гайкой. Зубчатые колеса цепи подач и ходовой винт имеют наивысшую точность.
Изготавливают резьбонарезные станки либо с коррекционной линейкой, либо без нее. Точности резьб, нарезанных на станках с коррекционной линейкой, отличаются следующими показателями: накопленная погрешность шага резьбы не превышает 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 коррекционных устройств, в 3—4 раза.
Точность шага резьб, нарезанных на станках с коррекционной линейкой, обеспечивается добавочным вращением гайки ходового винта, в результате чего суппорт получает соответствующие дополнительные перемещения. Равномерное добавочное вращение гайки ходового винта может быть осуществлено от прямой коррекционной линейки при установке ее под определенным углом, этим достигается:
– увеличение или уменьшение шага нарезаемой резьбы на определенную величину (в определенном отношении) для компенсирования деформации резьбы при термической обработке;
– компенсация влияния отклонения температуры помещения, в котором установлен резьбонарезной станок, от нормальной температуры (20 °С) на величину шага нарезаемой резьбы;
– компенсация накопленной ошибки шага резьбы винта;
– компенсация влияния различия коэффициентов линейного расширения материалов обрабатываемой заготовки и ходового винта на величину шага нарезаемой резьбы.
Измерив погрешности отдельных шагов резьбы ходового винта и соответственно построив профиль коррекционной линейки, можно сообщать гайке ходового винта такие дополнительные повороты, которые компенсируют погрешности шагов его резьбы.
В качестве примера на рис. 9 представлена кинематическая схема прецизионного винторезного полуавтомата мод. 103. На станке нарезают наружные и внутренние резьбы повышенной точности. Конструкция станка обеспечивает нарезание резьб до упора, а также конических и многозаходных резьб. Диаметр нарезаемых резьб составляет 5…30 мм, шаг нарезаемых резьб: метрических — от 0,25 до 5 мм, дюймовых — от 5 до 24 ниток на 1″. Станок имеет высоту центров 100 мм, наибольшее расстояние между центрами 300 мм. В качестве режущего инструмента при нарезании наружных резьб используют фасонные дисковые резцы, а при нарезании внутренних резьб — специальные резцы или гребенки. После того как резьба нарезана на заданную глубину, резец проходит установленное настройкой счетного реле число зачистных проходов. По завершению цикла обработки загорается сигнальная лампочка и станок автоматически останавливается.
Подвод резца к заготовке — рабочий ход — отвод резца — быстрый обратный ход обеспечивает электрическая схема полуавтомата. Конструктивно станок состоит из станины с тумбой, передней бабки, редуктора, суппорта, гитары подач, резцедержателя, коррекционной линейки, системы охлаждения и электрооборудования. Для нарезания многозаходных резьб, нарезания резьб до упора и шлифования центров станок оснащают соответствующими приспособлениями.
Привод главного движения обеспечивает электродвигатель, который через двухступенчатую клиноременную передачу, редуктор со сменными зубчатыми колесами и плоскоременную передачу передает крутящий момент на шпиндель станка, разгруженный от натяжения ремня.
Бронзовая втулка с наружным конусом запрессованная на передней цилиндрической шейке шпинделя вращается вместе со шпинделем в стальном вкладыше передней опоры. Задний конец шпинделя опирается на два радиально-упорных шарикоподшипника повышенной точности с постоянным натягом, который осуществляется пружинами.
  В конусном отверстии шпинделя может быть установлена цанга или планшайба. Вращение при рабочем ходе передается на шпиндель через цилиндрические зубчатые колеса 7 и 2 (см. рис. 9), сменные колеса awe, конические колеса 3 и 4 редуктора, а при обратном ходе — через зубчатые колеса 3 и 4.

 

 Рис. 9. Кинематическая схема прецизионного винторезного автомата мод. 103:
M1, М2 — муфты обгона; I — вал; 1, 2 — цилиндрические зубчатые колеса; 3, 4 — конические колеса; a, b — сменные колеса; с, d, e,f— колеса гитары Направление вращения шпинделя изменяют путем реверсирования приводного электродвигателя.
Вал I, на котором установлено коническое зубчатое колесо 3, концами соединен с внутренними кольцами муфт обгона М, и М2. Муфта М, при рабочем ходе проскальзывает, а вращение передается шпинделю через сменные колеса а/в и обгонную муфту М2. Для быстрого обратного хода ролики муфты М, при реверсировании электродвигателя заклинятся и муфта начнет передавать вращение шпинделю непосредственно через конические колеса 3 и 4; в этот период цикла будет проскальзывать муфта обгона М2.
При настройке станка на нарезание левой резьбы изменяют направление рабочего в обратного (холостого) ходов, для чего в гитару подач c/d • e/f вводят паразитное колесо и производят переключение в цепи электромагнита, который отводит резец. Примером специальных резьбонарезных станков может служить станок мод. С-02М, который предназначен для нарезания мелких резьб на метчиках и калибрах, что является весьма сложной и ответственной операцией (рис. 10).
 

Рис. 10. Кинематическая схема резьбонарезного станка мод. С-102М: 1, 7 — шкивы; 2 — ходовой винт; 3 — промежуточный валик; 4, 12 — кулачковые муф¬ты; 5 — поводковая бабка; 6 — шпиндель поводковой бабки; 8 — передняя баб¬ка; 9— заготовка; 10— задняя бабка; 11 — рукоятка
От двухступенчатого шкива 1 закрепленного на валу электродвигателя, вращение передается круглым ремнем шкиву 7 (см. рис. 10), закрепленному на шпинделе 6 поводковой бабки 5, со единенной промежуточным валиком 3 со шпинделем предней бабки 8. Перестановкой ремня поводковому шпинделю 6 можно сообщить частоту вращения 17,5 или 35 с-1. Поводковая бабка предохраняет от вибрации и действия силы натяжения ремня шпиндель станка, с закрепленной в нем заготовкой метчика. Тем самым обеспечиваются точность и шероховатость поверхности нарезаемых резьб. Поводковый шпиндель 6 вращается в радиально-упорных шарикоподшипниках.
Переднюю бабку 8 (см. рис. 10) крепят на направляющих станины с помощью зажима, аналогичного зажиму поводковой бабки 5. С другого конца заготовка подпирается центром задней бабки 10. Пиноль задней бабки поджимает пружина, сила которой зависит от расстояния заднего центра от заготовки. Ходовой винт 2 через кулачковую муфту 4 соединен со сменными колесами. При настройке станка положение резца по отношению к длине рабочей части нарезаемого инструмента устанавливают рукояткой 11, при этом необходимо выключить кулачковую муфту 4 и включить муфту 12. После завершения рабочего прохода резец автоматически отходит от заготовки, возвращается в исходное положение и подходит к заготовке на ранее установленную глубину. Для получения геометрически правильной резьбы по всей длине после нарезания производят три-четыре зачистных проходов без подачи на глубину.
Резьбофрезерные станки
В качестве примера ниже рассмотрены конструктивные особенности резьбофрезерного полуавтомата мод. 5Б63, который предназначен для нарезания коротких наружных и внутренних резьб гребенчатыми резьбовыми фрезами.
  Технические характеристики станка мод. 5Б63
  Наибольший диаметр фрезеруемой наружной резьбы, мм  80
  Мощность двигателя, кВт  Na = 3
  КПД станка  75
  Частота вращения фрезерного шпинделя, с-1  2,66…41,66
  Частота вращения шпинделя изделия, с-1  008…0,266
 Полуавтомат состоит из следующих основных узлов (рис. 11): бабки станка Б, закрепленной на станине С слева, фрезерной головки Ф со шпинделем V, которая перемещается вместе с кареткой КР по станине вдоль оси и по каретке в поперечном направлении. Двигатель Ml связан цепью главного движения со шпинделем фрезы V. 
Винторезную цепь согласования образуют: шпиндель XI заготовки, реверсирующий механизм Z = 55/32, 32/43, передача Z= 22/37, муфта М,, копир К1 продольного перемещения.
При настройке на направление получаемой резьбы (правая—левая) переключают колесо Z=43 на валу XIII при настройке на шаг меняют копир К1.
Кулачок К2 поперечного перемещения (на оси XVII) вращается синхронно с копиром К1; они связаны передачами Z= 37/46, 49/37 и Z= 49/49. Преодолевая силу пружины П2 кулачок К2 через рычаг толкает гайку вместе с винтом, имеющим шаг р = 5 мм, салазками и фрезерной головкой.
В течение цикла копиры совершают ровно один оборот и останавливаются при размыкании муфты М, электромагнитом ЭМ. За один оборот копира заготовка поворачивается на 1,31 оборота, при этом 0,31 оборота занимает врезание и вывод фрезы из резьбы. Ус¬тановочное движение в радиальном направлении производят махо¬виком Р через колесо Z- 2Ъ/46 и винт, при неподвижной гайке.
Зубчатые колеса Z- 23 и Z= 77 на валах I и XI служат для привода насосов. Конструктивно каретка станка состоит из корпуса 10 и поперечных салазок 5 с направляющими скольжения (рис. 12). Средние призматические и крайние плоские направляющие обеспечивают продольное движение каретки. От опрокидывания ее удерживают планки 9 и 12. Опоры продольного ходового винта 21 закре¬плены на станине. Планкой 19 каретка прижата к корпусу плавающей ходовой гайки 20 пружиной 22, сила натяжения которой регулируется резьбовой втулкой 23. Такая конструкция позволяет перемещать каретку как ходовым винтом, так копиром продольной подачи.

 
 
Рис. 11. Кинематическая схема резьбонарезного полуавтомата мод. 5Б63
 
   Рис. 12. Конструкция каретки полуавтомата мод. 5Б63: 1 — маховик; 2 — вал; 3, 11 — зубчатые колеса; 4, 16 — корпус; 5 — салазки; 6, 7, 20 — гайки; 8, 21 — винт; 9, 12, 17, 19 — планки; 10 — корпус; 13 — опора скольжения; 14 — ось; 15 — поперечный копир; 18 — клин; 22 — пружина; 23 — втулка; 24 — ролик; 25 — рычаг.
По комбинированным направляющим двигаются поперечные салазки. Левая направляющая имеет форму половины ласточкиного хвоста, правая — широкая прямоугольная. Зазор в горизонтальной плоскости регулируют клином 18. В средней части поперечных салазок имеется дополнительная направляющая в форме ласточкино¬го хвоста малого размера. Она схватывается корпусом 16 поперечной гайки 6 и зажимной планкой 17. При зажатой планке /7 гайка 6 соединена с поперечными салазками, как и корпус 4 поперечного винта 8. Поперечный копир 15 с опорой скольжения 13 на оси 14 при вращении толкает через рычаг 25 с роликом 24 корпус 16 гайки 3 вместе с поперечными салазками 5 и винтом 8. При этом происходит врезание или отвод фрезы. При наладке отжимают планку 77, разъединяя гайку и поперечные салазки, и маховиком 1 через шлицевой вал 2, зубчатые колеса 3 и 11 вращают винт 8, осуществляя поперечное установочное перемещение салазок. Зазор в поперечной передаче винт—гайка регулируется подтягиванием дополнительной гайки 7.
Резьбошлифовальные станки
Резьбошлифовальные станки широко применяют в производстве для получения точных резьб. На этих станках шлифуют резьбу метчиков, резьбовых калибров, накатных роликов, резьбовых фрез и др. Применяют три метода шлифования резьб (рис. 13): однониточным, многониточным цилиндрическим и многониточным коническим кругом.
Шлифование резьб однониточным кругом (рис. 13, а) применяют в тех случаях, когда требуется высокая точность: накопленная погрешность по шагу на длине 25 мм не должна превышать 0,0025 мм, на длине 200 мм — 0,005 мм.
Резьбу шлифуют при перемещении стола с заготовкой относительно шлифовального круга. При этом методе шлифовать можно: за один проход в одну сторону с отводом шлифовального круга при обратном быстром движении; за один проход в обе стороны (при шлифовании первой заготовки — от переднего центра, второй заготовки — от заднего центра); за несколько проходов одной заготовки в обе стороны.


    
 
Рис. 13. Методы шлифования резьбы шлифовальными кругами: а — однониточным; б — многониточным цилиндрическим; в — многониточным коническим; 1 — однониточный; 2 — многониточный цилиндрический; 3 — многониточный конический;
Шлифование резьбы многониточным цилиндрическим кругом (рис. 13, б) применяют в том случае, когда к поверхности резьбы предъявляют высокие требования по параметру шероховатости поверхности, а точность возможна меньшая, чем в первом случае. Этот метод целесообразно применять для шлифования коротких резьб, причем длина круга должна быть несколько больше длины шлифуемой резьбы. Вначале производят врезание круга на всю высоту профиля резьбы при медленном вращении и продольном пере¬мещении заготовки. Резьба после врезания шлифуется за один полный оборот детали при перемещении стола с заготовкой на длину одного шага резьбы.
Для шлифования резьбы этим методом требуется всего 4/3—3/2 оборота детали. Резьбы мелкого шага шлифуют без предварительного нарезания с одного прохода. Резьбы более крупных шагов (2 мм и более) шлифуют за два и более оборотов детали с периодической поперечной подачей.
Ось многониточного шлифовального круга устанавливают параллельно оси детали, поэтому при шлифовании резьб крупных профилей или с большим углом подъема ниток будет происходить «разбивка» профиля резьбы. Обеспечить высокую точность таких резьб данным методом трудно.
Шлифование резьбы многониточным коническим кругом (рис. 13, в) рекомендуется при шлифовании длинных резьб, точность которых не ниже 7-го квалитета. Шлифование в этом случае ведется так же, как и однониточным кругом с продольной подачей. Припуск равномерно распределяется между нитками круга. Шлифуют на полную глубину резьбы.
Для резьбошлифовальных станков характерны низкая окружная скорость нарезаемой заготовки и сравнительно небольшая частота вращения, с-1, шпинделя изделия. Вращение шпинделю передается через механический вариатор, от гидро- или электродвигателя постоянного тока, которые позволяют изменять скорость вращения заготовки бесступенчато. Шлифовальный круг получает вращение от индивидуального электродвигателя.
Резьбошлифовальные станки принято различать:
1) по средствам настройки для получения заданного шага резьбы. Для получения заданного шага резьбы стол с деталью получает продольное перемещение, которое может осуществляться при помощи ходового винта (постоянного) и сменных зубчатых колес, сменных ходовых винтов, сменных копиров (без ходового винта) и специальных линеек (без ходового винта);
2) по способу установки на угол подъема винтовой линии (рис. 14). Для получения точного профиля резьбы, шлифуемой однониточным кругом, плоскость круга должна быть совмещена с винтовой линией резьбы; это достигается поворотом стола с заготовкой (рис. 6.14, а), а также поворотом всей шлифовальной бабки (рис. 14, б) или корпуса шлифовального шпинделя;
  3) по движению при затыловании (рис. 15). При шлифовании затылованных профилей на резьбошлифовальных станках деталь или шлифовальный круг получает в процессе шлифования поперечное перемещение; это движение может создаваться: качанием стола с заготовкой вокруг оси, параллельной оси заготовки (рис. 15, а), поперечным возвратно-поступательным движением шлифовальной бабки (рис. 15, б), качанием шлифовальной бабки вокруг оси, параллельной оси заготовки (рис. 15, в), поворотом гильзы, имеющей эксцентриситет шлифовальной головки (рис. 15, г), смещением центра задней бабки (рис. 15, д).

 

 Рис. 14. Установка на угол подъема винтовой линии: а — поворотом стола; б — поворотом всей шлифовальной бабки; 1 — поворотный стол; 2 — неповоротная шлифовальная бабка; 3 — поворотная шлифовальная бабка; 4 — стол неповоротный

Рис. 15. Схемы движений при затыловании: а — качания стола с заготовкой вокруг оси, параллельной оси заготовки; б — поперечное возвратно-поступатель¬ное шлифовальной бабки; в — качание шлифовальной бабки вокруг оси, парал¬лельной оси заготовки; г — поворот гильзы шлифовальной головки; д — смеще¬ние центра задней бабки
Сравнивая два варианта шлифования — с качающейся вокруг оси шлифовальной бабкой (рис. 15, в) и с качающимся столом (рис. 15, а), нужно отметить, что первый вариант применим для станков со столом любой длины, тогда как второй вариант применим лишь при небольшой длине стола.
Резьбошлифовальные станки, в которых продольное перемещение стола с заготовкой осуществляется при помощи ходового винта и сменных зубчатых колес, имеют коррекционное устройство. Настройкой этого устройства компенсируется влияние температуры на величину шага шлифуемой резьбы и накопленная ошибка ходового винта.
Универсальный резьбошлифовальный станок полуавтомат мод. 5К82 целесообразно использовать при шлифовании наружных и внутренних цилиндрических и конических резьб на метчиках, калибрах, накатных роликах, червяках и червячных фрезах, ходовых винтах и т. д. На станке можно шлифовать зубья модульных диковых фрез, червячных фрез, метчиков, гребенчатых резьбовых фрез в серийном и крупносерийном производстве. Шлифование резьбы производят однониточным и многониточным абразивными кругами.
Технические характеристики станка мод. 5К822В

  Диаметр шлифуемой резьбы, мм:  однониточным кругом   150
  Диаметр шлифуемой резьбы, мм:  многониточным кругом   10-120
  Шаг шлифуемой резьбы, мм: однониточным кругом  метрической   0,25-124
  Шаг шлифуемой резьбы, мм: однониточным кругом  модульной   0,3-14
  многониточным кругом:  метрической   1-4
  Диаметр абразивного круга для внутреннего шлифования, мм  25-125
 От электродвигателя Ml мощностью 5,5 кВт осуществляется главное движение станка — вращение абразивного круга (рис. 16) через клиноременную передачу со сменными шкивами, позволяющими сообщать шпинделю шлифовального круга частоту вращения в диапазоне 23,83…14,33 с-1, при внутреннем шлифовании 10; 25 и 196,66

 
 
Рис. 16. Кинематическая схема резьбошлифовального станка мод. 5К822В: 7 — втулка; 2 — хомутик; 3 — червяк; 4 — червячное колесо; 5—7— пальцы; 8 — линейка; 9 — рычаг; 10 — корпус
Круговую подачу — вращение заготовки обеспечивает электродвигатель постоянного тока М2 через ременную и червячную пере¬дачи 78/172, 2/36. Частота вращения шпинделя регулируется бесступенчато. Ступицу блока червячного колеса Z = 36 с блоком зубчатых колес Z = 60 и Z- 96 соединяет со шпинделем палец 7с механизмом компенсации зазоров в закреплении. Это позволяет шлифовать резьбу в обе стороны при реверсировании направления движения стола. Механизм компенсации зазоров расположен на левом конце шпинделя. Он состоит из втулки 1, соединенной со шпинделем шпонкой хомутика 2, который можно повернуть червяком 3 и червячным колесом 4; зубчатого блока Z= 96, Z = 60, свободно установленного на шпинделе; пальцев 5 и 6, запрессованных во втулке. При вращении червячного колеса Z= 36 против часовой стрелки палец 7 упирается в палец 6 втулки и поворачивает ее вместе со шпинделем. При реверсировании вращения палец 7 через палец 5 хомутика со¬общит шпинделю вращение по часовой стрелке после выборки зазоров в винторезной цепи. Поворотом хомутика на втулке через червяк 3 регулируют угол холостого хода пальца 7. Перемещение стола с заготовкой на шаг обрабатываемой резьбы, т. е. винторезное движение за один оборот осуществляется при согласовании вращения шпинделя, от которого через зубчатую передачу Z= 60/60 или Z= 96/24, гитару сменных колес a/b, c/d вращение поступает на ходовой винт с шагом р = 1/6″. При вращении ходовой винт ввинчива¬ется в гайку, закрепленную через резьбовое соединение с ползушкой, установленной на станине, и перемещает стол с деталью.
Уравнение кинематического баланса винторезной цепи:

1 об. шп х ип х (а/b) х (c/d) х (1/6)25,4 = рр, где ип — передаточное отношение перебора.

Используя это уравнение можно получить формулу настройки винторезной цепи (a/b) х (c/d) = 6ppun x 25,4. При шлифовании резьб с шагом рр до 8 мм ип = 1; при шлифовании резьб с шагом рр более 8 мм wn = 4. Если имеющийся набор сменных зубчатых колес не обеспечивает точную настройку станка на требуемый шаг резьбы с переменным шагом, погрешность настройки уменьшают разворотом коррекционной линейки 8 на расчетный угол. Двигаясь вместе со столом, линейка поворачивает рычаг 9 вместе с гайкой. Гайка стола имеет кроме внутренней резьбы с шагом, равным шагу ходового винта, наружную резьбу с иным шагом. При повороте гайки от коррекционной линейки происходит дополнительное смещение стола в том или ином направлении. Корпус 10 гайки ходового винта выполнен в виде подпружиненной ползушки и смещается в продольном направлении с гайкой при вращении винта 1. Это необходимо для установки абразивного круга в нитку шлифуемой резьбы.
Модернизированный станок мод. 5Д822ВМ показан на рис. 17. Станок предназначен для шлифования однониточным шлифовальным кругом точных однозаходных наружных цилиндри¬ческих резьб на длинных изделиях типа ходовых винтов, валов, шпинделей и других аналогичных деталях.

 
    Рис. 17. Общий вид резьбошлифовального станка мод. 5Д822ВМ: 1 — станина; 2 — шпиндель заготовки; 3 — шпиндель абразивного круга; 4 — кожух станка; 5 — пульт управления
  Технические характеристики станка мод. 5Д822ВМ