Технология нарезания резьбы на изделиях из стеклопластика типа трубы (стр. 6 из 8)

С увеличением времени работы и нарастанием износа температура в зоне резания главным образом на режущих кромках инструмента возрастает и может достигать 600ºС [12].

3.2.3 Износ режущего инструмента

Для управления процессом резания и обеспечения производительности обработки необходимо выяснить природу и закономерности изнашивания инструмента. Известно, что изнашивание инструмента при резании материала носит комплексный характер, т.е. абразивно-механическое, диффузионное, адгезионное, усталостное, химическое и другие виды изнашивания, причём в зависимости от условй обработки преобладает тот или иной вид изнашивания, который и является определяющим.

Так, диффузионный износ при нарезании резьбы на стеклопластиковых изделиях отсутствует, так как для этого необходимо повышение температуры более 900ºС, в то время как в зоне резания она не поднимается выше 600ºС. Наличие полимерного связующего и его деструкция приводят к появлению поверхностно-активных веществ в зоне резания, интенсифицирующих процесс изнашивания.

Армирующие волокна (в данном случае стеклянные) оказывают абразивное воздействие на режущий инструмент, и происходит истирание режущей поверхности (абразивно-механическое воздействие) (Рисунок 3.3).

Адгезионный износ практически отсутствует, так как условиями для его возникновения являются сродство между инструментом и обрабатываемым материалом, высокое давление в зоне резания и пластические деформации Разрушение пластиков при резании носит упругий характер, что исключает возможность такого износа.

Рисунок 3.3 – Схема воздействия стекловолокна на материал режущей части инструмента: а) пластическое деформирование; б) образование микростружки; в) хрупкое разрушение.

1 – стекловолокно; 2 – микростружка; 3 – материал режущей части; 4 – различные включения.

Предпосылкой химического износа является возможность химического взаимодействия полимера с металлом в мономолекулярном слое на границе раздела. Кроме этого возможен так же водородный износ, возникающий при трении между инструментальным и обрабатываемым полимерным материалом. Возникающие при трении ионы водорода проникают в имеющиеся микротрещины. В зародышах трещин протоны водорода могут приобрести электроны и образовать атомы, а затем - молекулы. Увеличиваясь в размерах, они с огромной силой распирают поверхности в месте дефекта. Трещины, сливаясь друг с другом, приводят к разрушению поверхностного слоя.

От износа и стойкости к нему инструмента зависит точность нарезаемой резьбы и качество получаемой поверхности [10].

3.3 Технологические особенности нарезания резьбы

Рассмотрим весь комплекс вопросов, связанных с нарезкой резьбы: оборудование, технологию, включая подготовку концов труб к нарезанию резьбы, рекомендуемый режущий инструмент.

Технология нарезания резьбы на трубах (Рисунок 3.4) включает в себя несколько операций:

1) Входной контроль трубы:

а) контроль качества поверхности трубы;

б) контроль состояния торцевой поверхности;

в) контроль отклонения от округлости.

2) Подача трубы на специальный токарный станок:

а) установка трубы, закрепление;

б) базирование трубы;

в) установка люнетов.

3) Снятие наружной фаски.

4) Установка резьбового резца по шаблону;

5) Нарезание резьбы:

а) первый проход 0,15 мм; следующие 5 проходов 0,5 мм; 2 чистовых прохода 0,1 мм и 1 зачистной проход 0-0,05мм.

6) Выходной контроль качества резьбы.

7) Снятие трубы со станка и отправка на склад.

3.3.1 Оборудование, приспособления и вспомогательный инструмент

Отличительными свойствами конструкционных стеклопластиков, как уже отмечалось ранее, являются: слоистая структура с различными физико-механическими характеристиками слоёв; низкая теплопроводность; низкая прочность на срез (скалывание); абразивные свойства материала и др.

Эти свойства приводят к некоторым особенностям их механической обработки:

1) режущие кромки инструмента должны быть особенно острыми и ровными;

2) не допускается превышение установленной величины износа режущего инструмента;

3) во избежание расщепления материала следует избегать механической обработки параллельно слоям;

4) при обработке деталей большой длины и диаметра, т.е. при удлиненном цикле работы режущего инструмента, последний сильно нагревается, поэтому целесообразно применять многоинструментную обработку или уменьшать режимы резания;

5) для удаления возникающей при механической обработке смолостеклянной пыли и мелкой стружки каждый станок должен быть оснащён вытяжной вентиляцией.

В машиностроении нарезание резьбы производят на токарно-винторезных, винторезно-токарных, но в основном на резьбообрабатывающих станках. 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 для наружной резьбы производят резьбовыми резцами, винторезными головками, гребенчатыми и дисковыми резьбовыми фрезами, круглыми плашками. Резьбо-фрезерование один из самых производительных методов – выполняется на специализированных резьбофрезерных станках (Рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 – Станок специальный токарный с ЧПУ. Модель РТ818Ф4

Станок предназначен для нарезания любого профиля резьбы методом вихревого фрезерования (Основные характеристики представлены в Таблице Б1). Вихревой метод является обработкой резанием с прерывистым снятием стружки. Вихревое нарезание резьбы полностью автоматизировано.

Преимущества:

1) сокращение основного времени обработки детали по сравнению с нарезанием резьбы резцами обычным способом;

2) чистота поверхности резьбы почти, а иногда и полностью соответствует чистоте шлифованной;

3) образование суставчатой легко транспортируемой стружки;

4) точность формы обработанной детали, т.к. стружка каждым резцом снимается небольшая (в виде запятой) и усилие резания невелико;

5) обработка возможна без охлаждения.

Метод вихревой обработки и оборудование для этого.

Вихревая обработка является наиболее экономичным методом нарезания внутренних и наружных резьб, эксцентриковых и экструдерных червяков и других спиралевидных деталей специальных профилей. АООТ "РСКБС" разрабатывает, а АООТ "РСЗ" изготовляет современное оборудование для следующих отраслей производства агрегаты, станки и инструмент для вихревого резьбофрезерования наружных и внутренних резьб и червяков всевозможных профилей.

Для получения самых разных профилей резьбы путем наружного и внутреннего нарезания мы пользуемся тремя различными способами:

1) эксцентрическим вращением инструментов вокруг изделия при одновременном медленном вращении изделия;

2) планетарным вращением инструментальных оправок внутри невращающихся изделий;

3) наружной обработкой крупных изделий с крутыми резьбами [18].

Базирование труб при нарезании наружной резьбы производится по отверстию при помощи конических грибков с насечкой на конусной части, гладких конических грибков, разжимных колец и др., представленных на рисунке3.6.

Обрабатываемая труба одним концом устанавливается на центрующий поясок кольца, закреплённого в патроне токарного станка, а другой прижимается грибком, установленным на вращающемся центре задней бабки.

При обработке труб большой длины для уменьшения прогибов следует применять люнеты с роликовыми опорами. Так как длина трубы равна 6 м, то количество люнетов берётся в количестве 5 штук (при длине трубы более 1,5 м люнеты устанавливаются через 1 м друг от друга и от места закрепления трубы). Для предотвращения поверхности детали от возможных повреждений на нее в районе люнета надевается специальная втулка.

Рисунок 3.6 – Специальные грибки и пробки для базирования труб из стеклопластика

Специальных приспособлений для установки труб не требуется. В нашем случае труба устанавливается на станок вместе с оправкой, на которую производилась намотка. Это следует делать для увеличения жесткости детали, так как изделие тонкостенное [4].

3.3.2 Технологические операции и параметры процесса нарезания

Снятие фаски с наружной поверхности трубы.

Данная обработка производится на станке с числовым программным управлением (ЧПУ) проходным резцом марки PSRNR 3225 P15 с углом фаски j=75°.

При работе на обычном станке необходимо развернуть резцедержатель для обеспечения требуемого угла фаски. Следует заметить, что угол фаски по ГОСТу составляет 65±5, поэтому при применении резца с j=45° мы, в лучшем случае, получим фаску на пределе допуска. В то же время, используя резец с j=75° мы гарантировано получаем фаску с углом, соответствующим требованиям ГОСТ.

Рисунок 3.7 – Снятие наружной фаски

При использовании станка с числовым программным управлением здесь могут быть применены расточные резцы с различными углами в плане, так как угол обеспечивается программой.

Установка резьбового резца. Серьезным вопросом при резьбонарезании является правильная установка инструмента. На станках с числовым программным управлением инструмент, как правило, настраивается вне станка на специальных оптических приборах. Данные по настройке вносятся потом в специальные корректора системы числовым программным управлением. Правильность установки инструмента в резцедержателе обеспечивается его конструкцией и конструкцией инструментальной оснастки.