POLITECHNIKA LUBELSKA Katedra Obróbki Ubytkowej LABORATORIUM
Nazwisko i Imię Pawlik M. Szczepaniuk M. Marzec A. Walaszek K.	Ćwiczenie. Nr. 4	Grupa. MD 204.2a	Semestr. 4.
Temat ćwiczenia. Narzędzia i wykonawstwo gwintów.		Data wykonania. 20.05.2000 r.	Ocena.

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodami ubytkowej obróbki gwintów oraz narzędziami do tej obróbki.

2. Wiadomości ogólne.

Gwinty wykonywane są najczęściej za pomocą obróbki skrawanie oraz obróbki plastycznej . Można wyodrębnić następujące metody skrawania gwintów:

- toczenie.

• nacinanie gwintownikiem .

• nacinanie narzynkami.

• frezowanie (frezami pojedynczymi i wielokrotnymi).

• frezowanie obiegowe głowicami nożowymi.

• szlifowanie.

W sprawozdaniu uwzględnione zostały tylko dwa sposoby wykonywania gwintów , toczenie oraz nacinanie gwintów gwintownikami.

Toczenie gwintów.

Toczenie gwintów odbywa się w ten sposób , że przedmiot obrabiany wykonuje ruch obrotowy (główny) , natomiast narzędzie w postaci noża kształtowego o krawędzi skrawającej wyznaczonej jako linia przecięcia powierzchni gwintu z powierzchnią natarcia narzędzia , wykonuje ruch posuwowy. Ruch narzędzia jest powiązany z ruchem przedmiotu obrabianego (na jeden obrót przedmiotu nóż przesuwa się o wartość równą skokowi nacinanego gwintu). Naddatek na obróbkę (bruzda gwintu) usuwana jest w kilku a nawet kilkunastu przejściach. W przypadku , gdy skok obrabianego gwintu P<2,5 mm Nóż wykonując kolejne przejścia przesuwa się w kierunku prostopadłym do osi przedmiotu o wielkość równą głębokości skrawania (rys 1.a). Natomiast gdy skok gwintu P>2,5 mm , to dla przejść zgrubnych narzędzie przesuwa się w kierunku skośnym do osi przedmiotu (rys 1.b) , a dla przejść wykańczających - prostopadle (rys 1.a).

Rys 1. Podział naddatku obróbkowego przy toczeniu gwintów.

Ze względu na zarys krawędzi skrawających noże tokarskie do gwintów dziali się na pojedyncze i wielokrotne (grzebieniowe) , a ze względu na sposób mocowania rozróżnia się noże imakowe i oprawkowe (słupkowe lub krążkowe). Stosowane są noże do gwintów zewnętrznych jak i wewnętrznych (rys 2). Ze względu na rodzaj gwintu rozróżnia się noże do gwintów metrycznych , calowych , trapezowych i innych.

Rys 2. Noże do toczenia gwintów : a) imakowy do gwintów zewnętrznych , b) imakowy do gwintów wewnętrznych, c) słupkowy pojedynczy, d) słupkowy wielokrotny, e) krążkowy pojedynczy, f) krążkowy wielokrotny.

Część robocza noży do gwintów wykonywana jest najczęściej ze stali szybkotnącej lub z węglików spiekanych. Główne wymiary oraz geometrię ostrza noża imakowego do gwintów o części roboczej ze stali szybkotnącej przedstawiono na rys 3.

Rys 3. Wymiary i geometria ostrza noża imakowego do gwintó.

Kąty przyłożenia noży do gwintów uzależnione są od kąta wzniosu obrabianego gwintu ζ , przy czym.

ζ=arctg (P/πd₂)

gdzie:

P- skok gwintu, mm.

d₂- średnica podziałowa gwintu, mm.

Jeżeli ζ<4^˚ , to boczne kąty przyłożenia α₀₁ i α₀₂ przyjmuje się jednakowe , równe 4-6˚ dla toczenia zgrubnego i 8-10˚ - dla toczenia wykańczającego. Natomiast gdy ζ>4^˚ , to w związku ze zbyt dużą różnicą między wartościami roboczych kątów przyłożenia α_fe1 i α_fe2 (rys.4.) muszą być przyjęte różne wartości kątów przyłożenia α₀₁ i α₀₂ .

α_{f1 =} α_{fe1 +} ζ

α_{f2 =} α_fe2 - ζ

Należy przyjmować α_fe1 = α_fe2 = 2÷3˚ przy gwintach zwykłych lub 6÷8˚ przy gwintach wielokrotnych.

Rys.4. Kąty przyłożenia noża dom gwintów w układzie roboczym.

Nacinanie gwintów gwintownikami.

Gwintowniki są wieloostrzowymi kształtowymi , przeznaczonymi do obróbki gwintów wewnętrznych. Budowa gwintownika ma kształt śruby z wyfrezowanymi rowkami wzdłużnymi , służącymi do odprowadzania wiórów . Krawędzie skrawające powstają w wyniku przecięcia zwojów gwintu z powierzchniami rowków wiórowych. Część skrawająca (usuwająca naddatek obróbkowy z wrębów gwintu) uzyskiwana jest w wyniku zeszlifowania początkowych zwojów pod kątem χ_r.

Rys. 5. Części składowe gwintownika.

Rowki wiórowe mogą być proste lub śrubowe. Liczba rowków uzależniona jest od średnicy gwintownika i waha się od 2 do 6.

Powierzchnia natarcia może być płaska lub wklęsła. Wartość kąta natarcia γ_p mierzonego w płaszczyźnie prostopadłej do osi gwintownika jest stała na całej długości części roboczej. Kąty przyłożenia określa się oddzielnie dla części skrawającej i prowadzącej. W części skra2wającej zarys gwintu jest zatoczy , w związku z czym tylne kąty przyłożenia α_p mają wartość dodatnia. W części prowadzącej zataczane są gwintowniki z zarysem szlifowanym (α_p = 15÷20˚), natomiast gwintowniki z zarysem toczonym i walcowanym mają kąt α_p = 0.

Podstawowe wymiary i geometria ostrza gwintownika do gwintów metrycznych przedstawiono na rys.6.

Rys.6. Gwintownik do gwintów metrycznych.

W zależności od rodzaju nacinanego gwintu rozróżnia się gwintowniki do gwintów walcowych i stożkowych , a także gwintowniki do gwintów metrycznych , calowych , trapezowych , rurowych itp.

W zależności od sposobu pracy gwintowniki dzielimy na ręczne i maszynowe.

Sprawdzanie noży do gwintów oraz gwintowników .

Wymiary noża do gwintów sprawdza się suwmiarką , a geometrie ostrza za pomocą kątomierza uniwersalnego oraz kątomierza stolikowego.

Długość całkowita , długość części roboczej , skrawającej i wykańczającej oraz wymiary chwytu gwintownika mierzy się za pomocą suwmiarki.

Pomiar zarysu gwintu gwintowników o parzystej liczbie ostrzy przeprowadza się w sposób analogiczny do pomiaru zarysu gwintu naciętego na elementach maszyn (w przypadku gwintowników o nieparzystej liczbie ostrzy konieczne są specjalne przyrządy). W ćwiczeniu ograniczono się do sprawdzenia gwintownika o parzystej liczbie ostrzy.

Średnice zewnętrzną gwintownika o parzystej liczbie ostrzy mierzy się mikromierzem , a średnicę rdzenia na mikroskopie warsztatowym.

Średnicę podziałową można zmierzyć tzw metodą 3-wałeczkową (stosowany też jest pomiar za pomocą mikroskopu warsztatowego oraz mikrometru z wymiennym kowadełkiem).

Trzy wałeczki wprowadza się w bruzdy gwintownika i mierzy się wymiar M za pomocą mikrometru (rys.7.). Średnicę wałeczków dobiera się wg zależności.

d_w=P/(2cos(α/2))

gdzie:

α- kąt gwintu.

P- skok gwintu.

Średnicę podziałową oblicza się z zależności:

d₂ = M - d_w (1 + 1/(2sin(α/2))) + P/(2tg(α/2)) - f₁ + f₂

Poprawkę na skręcenie wałeczków w bruzdach gwintu f₁ liczy się wg wzoru:

f₁ = 0,07599(P/ d₂)²

Natomiast poprawkę na odkształcenie sprężyste pod wpływem nacisku mierniczego f₂ oblicza się z zależności:

f₂ = 0,004 ³√(F²/d)

gdzie:

F- średni nacisk pomiarowy. (N)

d- średnica zewnętrzna gwintu. (mm)

Rys.7. Pomiar średnicy podziałowej gwintownika metodą 3-wałeczkową.

Pomiar bicia gwintownika przeprowadza się w przyrządzie kłowym za pomocą czujnika zegarowego (rys.8.).

Rys.8. Pomiar bicia gwintownika.

3. Pomiary i obliczenia.

Prędkość liniowa podczas toczenia wyliczona została z zależności

v = πdn/1000

gdzie:

d- średnica obrabiana.

n- prędkość obrotowa.

v = 3,14 ^. 30 ^. 125/1000

v = 11,775 m/min

Liczbę przejść wyliczamy z zależności:

i = ((d - d_r)/2)/g

gdzie:

d- średnica zewnętrzna.

d_r- średnica rdzenia.

g- grubość warstwy skrawanej.

i = ((30 - 28,78)/2)/0,1

i = 6,1

Przyjmujemy liczbę przejść i = 7 , zakładając ostatnie przejście jako wykańczające.

Średnice wałków do pomiaru średnicy podziałowej , metodą 3-wałeczkową obliczamy z wzoru:

d_w = P/(2cos(α/2))

d_w = 2/(2^.cos(60˚/2))

d_w = 1,15 mm

Pozostałe wymiary narzędzi sprawdzanych podczas ćwiczenia zostały bezpośrednio pomierzone za pomocą odpowiednich narzędzi pomiarowych. I zostały podane w protokole badań.

4. Wnioski.

Podczas wykonywanego ćwiczenia pomiarom poddane zostały dwa następujące narzędzia . Nuż tokarski do gwintowania NNGc 32 20 S20 , oraz gwintownik M 16.

Po dokonaniu pomiarów wpisane zostały one do protokołu badań. stwierdzono również że gwintownik ma bicie o różnych wartościach w zależności od miejsca dokonanego pomiaru .

f₁ =13 μm

f₂ =14 μm

f₃ =9 μm

---