Konstrukcja głowic do walcowania lub nagniatania gwintów wewnętrznych i technologia obróbki

Transkrypt

1 S. Okoński Konstrukcja głowic o walcowania lub nagniatania gwintów wewnętrznych i technologia obróbki. Rozwiązanie konstrukcyjne głowic o walcowania lub nagniatania gwintów wewnętrznych.. Schemat konstrukcyjny głowicy Przestawiona w alszym ciągu konstrukcja głowic o walcowania lub nagniatania gwintów wewnętrznych jest wzorowana na rozwiązaniu bęącym przemiotem patentu []. Opowieni schemat konstrukcji głowicy (patent PRL nr 0594, 979, autor: S. Okoński) pokazano na rys.. A A-A 0 8 B 4 B-B A B 3 Rys.. Głowica o walcowania gwintów wewnętrznych: - korpus,, 3, 4 - rolki, 5, 6 - wkłaki oporowe, 7, 8 - półpanewki ślizgowe, 9 - kulka łożyskowa, 0, - wkręty mocujące W zależności o rozaju materiału obrabianego oraz śrenicy i skoku kształtowanego gwintu, głowice wg powyższego schematu konstrukcyjnego mogą być - ze wzglęu na ograniczoną wytrzymałość lub trwałość ich elementów (rolek, łożysk i korpusu) wykorzystywane o: walcowania gwintu o pełnym zarysie wprost w otworze półwyrobu, walcowania gwintu wstępnie wykonanego za pomocą obróbki skrawaniem i mającego śrenice mniejsze o nominalnych,

2 nagniatania gwintu wstępnie wykonanego za pomocą obróbki skrawaniem, przy czym okształceniu ulega tylko cienka warstwa materiału o grubości 0,0 0,... Moyfikacje wprowazone o rozwiązania W opracowanym rozwiązaniu wprowazono wzglęem opatentowanego następujące moyfikacje: półpanewki zielone zastąpiono panewkami jenolitymi otwartymi, panewki są ustalane i mocowane o korpusu za pośrenictwem specjalnych nakłaek i wkrętów, wszystkie elementy łożyskowania (panewki, wkłaki oporowe, nakłaki) są mocowane o korpusu rozłącznie za pomocą wkrętów (nie stosuje się lutowania lub klejenia). Moele przestrzenne głowic pokazano na rys. 4. Rys. 5 przestawia głowicę wykonaną w Zakłazie Narzęziowym WSK PZL Rzeszów. Rys.. Moel głowicy o gwintów M4 [6]

3 Rys. 3. Moel głowicy o gwintów M36 [6] Rys. 4. Moel głowicy o gwintów M68 [6]

4 Rys. 5. Głowica wykonana w Zakłazie Narzęziowym WSK PZL Rzeszów..3. Główne wymiary głowic oraz ich elementów Śrenice, i głowicy oraz wymiary a w i a zarysu (rys.6 i 7). Do obliczania śrenic (zewnętrznej), (poziałowej) i (wewnętrznej) proponuje się następujące zależności: = ( D + 0, 5P) () T = D + TD ) T ( () = ( ) (3) D T Wymiary a w i a określają wzory: P = ( tgα (4) a w ) P = ( tgα (5) a ) gzie: D, D, D opowienie śrenice gwintu walcowanego (nominalna, poziałowa i wewnętrzna), P skok gwintu, T opowienie tolerancje, α połowa kąta wierzchołkowego. Wzajemne położenie pól tolerancji śrenic, i oraz D, D i D pokazano na rys. 7. Śrenice r, r i r oraz oległość c osi rolki o osi głowicy. Wymiary te oblicza się, przyjmując: r β (6) (współczynnik β 0,35 0,37 wg [0]). r c = (7)

5 r = c (8) r r + (9) Analiza wymiarów elementów głowicy. Analizę w celu ustalenia tolerancji wymiarów rolki, wycięcia w korpusie oraz panewki przeprowaza się na postawie zależności (rys. 6 i 8): A = Ac B w + A p -B p + A c + A r (0) B = Bc A w + B p - A p + B c + B r () T = T = T + T + T + T + T + T () i c w p p c r Ø 3 Ø k p p c r r r c w / Rys. 6. Schemat łożyskowania promieniowego rolek głowicy: korpus, panewka ślizgowa, 3 - czop rolki gzie literami A i B oznaczono opowienio maksymalne i minimalne wartości poszczególnych wymiarów (rys. 6 i 8), a literą T ich tolerancje. Tolerancja śrenic la głowicy jest równa sumie tolerancji sześciu wymiarów skłaowych. Oczywiście musi być spełniony warunek: T i + δ < T D (3) gzie δ oznacza zmniejszenie śrenicy D po wyjściu narzęzia z otworu wskutek okształceń sprężystych. Różnica: Z = T T δ 0 (4) D i >

6 stanowi zapas na zużycie (wymiary, i głowicy w czasie pracy zmniejszają się, co jest wynikiem ścierania powierzchni roboczych i czopów rolek oraz panewek łożysk ślizgowych). Wartość δ należy wyznaczyć oświaczalnie. Przy użych wartościach δ warunek (4) może nie być spełniony (Z może być mniejsze o zera). W takim przypaku konieczna staje się moyfikacja wzoru (), polegająca na oaniu o wyznaczanej śrenicy poziałowej głowicy opowieniej poprawki. a w / T/ 0,5P/ D T/ TD/ a / TD/ T/ α D D P/ pole tolerancji la wymiarów głowicy pole tolerancji la wymiarów gwintu Rys. 7. Wzajemne położenie pól tolerancji śrenic gwintu i głowicy (bez uwzglęnienia okształceń sprężystych)

7 c / c/ p/ p/ w/ r/ Rys. 8. Rysunek pomocniczy o przeprowazenia analizy wymiarów elementów głowicy Konstrukcja części wejściowych rolek. Wysokości wierzchołków zarysu części wejściowych rolek zostały zaprojektowane z wykorzystaniem warunku jenakowej powierzchni materiału, okształcanej przez te wierzchołki. Wobec tego kolejne powierzchnie przekrojów f i (i = n) pona śrenicą D 0 otworu po gwint (rys. 9) spełniają związki: f n = n f (5) i ( a w x i ) h i f = + (6) x i = h i tgα (7) h n D0 = (8) Wykorzystując powyższe wzory otrzymujemy równania, z których wyznacza się kolejne wysokości h i : - la i = : n D0 D0 + h = a w + tg α (9) ( a h tg α) w

8 la i =,... n: i ( a + h tg α) h = h ( a + h tg α) w i w i (0) przy czym a w i a wyznacza się z (4) i (5). Śrenice kolejnych wierzchołków części wejściowych zarysu rolek oblicza się ze wzoru: wi = D (c h ) () 0 i Doatkowo, aby uniknąć asymetrii obciążenia głowicy (zginania korpusu) poczas wejścia pierwszej rolki o otworu oaje się na początku części roboczej każej z rolek oatkowy wierzchołek pilotujący o śrenicy w0 : w0 = D 0 c () P/3 4 a w 7 f n Rolka I f 5 Rolka II 3 6 f i Rolka III hi D0 x i wi α a r r Rys. 9. Zarysy części wejściowych kolejnych rolek la n = 7 (, D 0 śrenice: nominalna głowicy i otworu po gwint, r śrenica zewnętrzna rolki, r śrenica rzenia rolki, P skok gwintu, α połowa kąta wierzchołkowego gwintu) Liczba wierzchołków zarysu części roboczej rolek. Po oaniu wierzchołka pilotującego całkowita liczba wierzchołków wyraża się wzorem: z = z w +z k + (3) przy czym liczba wierzchołków części wejściowej z w wynosi: - la n = 4: z w =, - la n = 7: z w =, - la n = 0: z w = 3. z k oznacza liczbę wierzchołków części kalibrującej (o śrenicy r ); pomięzy liczbą n a liczbą wierzchołków części wejściowej z w istnieje związek: n = 3z w + (4)

9 Promień przejścia pomięzy czopem i ostatnim lub pierwszym wierzchołkiem zarysu części roboczej rolki oraz jej ługość całkowita. Promień przejścia R oraz oległości: x, x i x (po rugiej stronie rolki) wyznacza się ze wzorów (rys. 0): R r c ( sin α) (5) lub, la α = 30 o : R r c (6) x = R cosα (7) r c x = R( sin α) tgα (8) ' w0 c x = R( sin α) tgα (9) Całkowita ługość rolki wynosi: L r ' = (x + l ) + x + x + a + (z )P (30) c w gzie z jest liczbą wierzchołków zarysu części roboczej. x lub x (po rugiej stronie rolki) α x R c l c α r r lub w0 (po rugiej stronie rolki) Rys. 0. Promień R przejścia pomięzy czopem i pierwszym lub ostatnim zwojem części roboczej rolki

10 Śrenica korpusu głowicy k. Ze wzglęów wytrzymałościowych śrenica korpusu głowicy winna być jak największa, jenak mniejsza o śrenicy D. Kąty skręcenia osi rolek. Kąty skręcenia osi rolek w płaszczyźnie równoległej o osi głowicy wzglęem rzutu osi obrotu głowicy na tę płaszczyznę winny być zbliżone o kąta τ wzniosu linii śrubowej gwintu: P τ = arctg π D (3) Przykłaowe wyniki obliczeń la głowic o walcowania gwintów. Śrenice gwintów metrycznych M4 wraz z tolerancjami oraz opowienie śrenice (głowic) poano w tab., główne wymiary głowic i rolek la gwintów M4, M36 oraz M68 i wybranych skoków - w tab Tab. 5 zawiera wyniki analizy wymiarów la głowicy M4x3 (przyjęto w = 9,5, c = 5 ). Przykłaowe wyniki obliczeń części wejściowych rolek o walcowania gwintów metrycznych M4, M36 i M68 (la n = 4, 7 i 0 oraz wybranych skoków) zestawiono w tab Opowienie kąty wzniosu linii śrubowych gwintów M4, M36 i M68 poano w tab. 5. Tabela Wymiary i tolerancje gwintów M4 oraz śrenice nominalne głowic Oznaczenie Szereg D T D D T D gwintu tolerancji M4x3-0,75 -,05-4,45 4H 0,35 0,70 6H 0,500 0,65 8H 0,800 0,45 M4x -,835 -,70-4,3 4H 0,36 0,40 6H 0,375 0,4 8H 0,600 0,355 M4x,5 -,376-3,06-4,5 4H 0,90 0,5 6H 0,300 0,00 8H 0,475 0,35 M4x -,97-3,350-4,5 4H 0,50 0,06 6H 0,36 0,70 8H 0,375 - M4x0,75-3,88-3,53-4,3 4H 0,8 0,095 6H 0,90 0,50

11 Tabela Główne wymiary rolek i głowic M4x3, M4x oraz M4x Lp Wymiar M4x3 M4x M4x Wartość nominalna 4,45 4,30 4,5,,84 3, ,75,835,97 4 r 8,95 8,80 8,65 5 c 7,75 7,75 7,75 6 w, p 9,5 9,5 9,5 7 r 6,7 7,34 7,956 8 r 5,5 6,335 7,47 9 c, p k a w 0,3 0,58 0,099 a 0,65 0,49 0,88 3 r / 0,366 0,36 0,358 Tabela 3 Główne wymiary rolek i głowic M36x3, M36x oraz M36x Lp Wymiar M36x3 M36x M36x Wartość nominalna 36,45 36,30 36,5 34, 34,84 35, ,75 33,835 34,97 4 r 3,45 3,30 3,5 5 c,5,5,5 6 w, p r,,84,456 8 r 9,75 0,835,97 9 c, p k a w 0,3 0,58 0,099 a 0,65 0,49 0,88 3 r / 0,369 0,366 0,364

12 Tabela 4 Główne wymiary rolek i głowic M68x4, M68x3 oraz M68x Lp Wymiar M68x4 M68x3 M68x Wartość nominalna 68,6 68,45 68,3 65,60 66,3 66, ,67 64,75 65,835 4 r 5, 5,05 4,9 5 c,7,7,7 6 w, p r,0,83 3,45 8 r 0,7,35,435 9 c, p k a w 0,69 0,9 0,64 a 0,885 0,646 0,43 3 r / 0,367 0,366 0,365 Tabela 5 Wymiary i tolerancje elementów głowicy M4x3 Wymiar Ochyłki Tolerancje c 7,75 h7 0 0,05-0,05 w Ø 9,5 H7 +0,05 0,05 0 p Ø 9,5 j6 +0,007 0,009-0,00 p Ø 5 H7 +0,0 0,0 0 c Ø 5 f7-0,00 0,0-0,0 r Ø 7,34h7 0-0,05 0,05 Suma tolerancji: T + T + T + T + T + T 0,093 c w p p c r Śrenica poziałowa gwintu M4x3 (szereg tolerancji: 4H) D Ø,05 +0,40 0 0,40

13 Tabela 6 Wysokości h i wierzchołków pona śrenicą otworu po gwint, opowienie pola przekrojów f i oraz śrenice wi kolejnych wierzchołków zarysu części wejściowych rolek n = 4, z w = i h i f i [mm ] wi 0,45 0,3 7,76 0,695 0,47 8,49 3 0,885 0,640 8,68 4,046 0,854 8,950 n = 7, z w = 0,3 0, 7,48 0,49 0,44 7,84 3 0,633 0,366 8,4 4 0,753 0,488 8, ,860 0,60 8, ,956 0,73 8,77 7,046 0,854 8,950 n = 0, z w = 3 0,4 0,085 7,343 0,390 0,7 7, ,507 0,56 7,87 4 0,606 0,34 8,07 5 0,695 0,47 8,49 6 0,775 0,5 8,40 7 0,850 0,598 8, ,99 0,683 8, ,984 0,768 8,87 0,046 0,854 8,950 Gwint: M4x3, P = 3, α = 30 [ o ] Wymiary głowicy: = 4,45, =,5, = 0,75, c = 7,75, śrenica po gwint: D 0 =,359 (tab., 6)

14 Tabela 7 Wysokości h i wierzchołków pona śrenicą otworu po gwint, opowienie pola przekrojów f i oraz śrenice wi kolejnych wierzchołków zarysu części wejściowych rolek n = 4, z w = i h i f i [mm ] wi 0,94 0,096 8,006 0,456 0,9 8,33 3 0,583 0,88 8, ,69 0,384 8,800 n = 7, z w = 0,0 0,055 7,80 0,30 0,0 8, ,45 0,64 8,48 4 0,495 0,0 8, ,566 0,74 8,55 6 0,63 0,39 8,68 7 0,69 0,384 8,800 n = 0, z w = 3 0,55 0,038 7,730 0,53 0,077 7,95 3 0,33 0,5 8, ,397 0,54 8,3 5 0,456 0,9 8,33 6 0,50 0,30 8, ,559 0,69 8, ,606 0,307 8, ,649 0,346 8,77 0 0,69 0,384 8,800 Gwint: M4x, P =, α = 30 [ o ] Wymiary głowicy: = 4,30, =,84, =,835, c = 7,75, śrenica po gwint: D 0 =,99 (tab., 6)

15 Tabela 8 Wysokości h i wierzchołków pona śrenicą otworu po gwint, opowienie pola przekrojów f i oraz śrenice wi kolejnych wierzchołków zarysu części wejściowych rolek n = 4, z w = i h i f i [mm ] wi 0,0 0,066 8,83 0,87 0,3 8, ,64 0,99 8,50 4 0,334 0,65 8,650 n = 7, z w = 0,060 0,038 8,00 0,4 0,076 8,09 3 0,64 0,4 8, ,0 0,5 8,40 5 0,54 0,89 8, ,95 0,7 8,57 7 0,334 0,65 8,650 n = 0, z w = 3 0,070 0,00 8, 0,7 0,00 8,5 3 0,55 0,09 8,9 4 0,88 0, ,7 0,049 8,46 6 0,44 0,059 8, ,69 0,068 8,59 8 0,9 0,078 8, ,34 0,088 8, ,335 0,098 8,650 Gwint: M4x, P =, α = 30 [ o ] Wymiary głowicy: = 4,5, = 3,456, =,97, c = 7,75, śrenica po gwint: D 0 = 3,48 (tab., 6)

16 Tabela 9 Wysokości h i wierzchołków pona śrenicą otworu po gwint, opowienie pola przekrojów f i oraz śrenice wi kolejnych wierzchołków zarysu części wejściowych rolek n = 4, z w = i h i f i [mm ] wi 0,453 0,5,56 0,698 0,430, ,889 0,646 3,7 4,05 0,86 3,450 n = 7, z w = 0,33 0,3,974 0,494 0,46, ,636 0,369,6 4 0,757 0,49, ,864 0,65 3, ,96 0,738 3,7 7,05 0,86 3,450 n = 0, z w = 3 0,43 0,086,836 0,39 0,7,33 3 0,509 0,58, ,60 0,344, ,698 0,430, ,779 0,57, ,854 0,603 3, ,93 0,698 3,95 9 0,989 0,775 3,36 0,05 0,86 3,450 Gwint: M36x3, P = 3, α = 30 [ o ] Wymiary głowicy: = 36,45, = 34,, = 3,75, c =,5, śrenica po gwint: D 0 = 34,349 (tab. 3, 7)

17 Tabela 0 Wysokości h i wierzchołków pona śrenicą otworu po gwint, opowienie pola przekrojów f i oraz śrenice wi kolejnych wierzchołków zarysu części wejściowych rolek n = 4, z w = i h i f i [mm ] wi 0,95 0,097,504 0,458 0,93, ,585 0,90 3, ,693 0,386 3,300 n = 7, z w = 0,0 0,055,38 0,3 0,0, ,46 0,65, ,497 0,, ,568 0,76 3,05 6 0,633 0,33 3,8 7 0,639 0,386 3,300 n = 0, z w = 3 0,56 0,039,7 0,54 0,077,43 3 0,33 0,6, ,398 0,54,7 5 0,458 0,93, ,5 0,3, ,56 0,70 3, ,607 0,309 3,30 9 0,65 0,347 3,7 0 0,693 0,386 3,300 Gwint: M36x, P =, α = 30 [ o ] Wymiary głowicy: = 36,30, = 34,84, = 33,835, c =,5, śrenica po gwint: D 0 = 34,95 (tab. 3, 7)

18 Tabela Wysokości h i wierzchołków pona śrenicą otworu po gwint, opowienie pola przekrojów f i oraz śrenice wi kolejnych wierzchołków zarysu części wejściowych rolek n = 4, z w = i h i f i [mm ] wi 0,37 0,05,755 0,8 0,049,9 3 0,8 0,074 3,04 4 0,335 0,098 3,50 n = 7, z w = 0,09 0,04,664 0,50 0,08,78 3 0,97 0,04, ,37 0,056, ,73 0,070 3,06 6 0,305 0,084 3, ,335 0,098 3,50 n = 0, z w = 3 0,070 0,00,60 0,7 0,00,75 3 0,56 0,09,79 4 0,88 0,039, ,8 0,049,96 6 0,45 0,059, ,69 0,068 3,09 8 0,93 0,078 3, ,34 0,088 3,09 0 0,335 0,098 3,50 Gwint: M36x, P =, α = 30 [ o ] Wymiary głowicy: = 36,5, = 35,456, = 34,97, c =,5, śrenica po gwint: D 0 = 35,350 (tab. 3, 7)

19 Tabela Wysokości h i wierzchołków pona śrenicą otworu po gwint, opowienie pola przekrojów f i oraz śrenice wi kolejnych wierzchołków zarysu części wejściowych rolek n = 4, z w = i h i f i [mm ] wi 0,65 0,383 3,60 0,943 0,767 4,59 3,98,50 4,768 4,44,534 5,00 n = 7, z w = 0,46 0,9 3,4 0,669 0,438 3,7 3 0,859 0,657 4,09 4,0 0,877 4,45 5,64,096 4,70 6,94,35 4, ,534 5,00 n = 0, z w = 3 0,333 0,53 3,038 0,53 0,307 3, ,690 0,460 3,75 4 0,84 0,64 4,0 5 0,943 0,767 4,59 6,05 0,90 4,475 7,50,074 4,674 8,43,7 4,860 9,33,38 5,035 0,44,534 5,00 Gwint: M68x4, P = 4, α = 30 [ o ] Wymiary głowicy: = 68,60, = 65,60, = 63,670, c =,7, śrenica po gwint: D 0 = 65,773 (tab. 4, 8)

20 Tabela 3 Wysokości h i wierzchołków pona śrenicą otworu po gwint, opowienie pola przekrojów f i oraz śrenice wi kolejnych wierzchołków zarysu części wejściowych rolek n = 4, z w = i h i f i [mm ] wi 0,45 0,7 3,60 0,698 0,434 4,59 3 0,889 0,65 4,768 4,05 0,868 5,00 n = 7, z w = 0,3 0,4 3,570 0,493 0,48 3, ,635 0,37 4,8 4 0,757 0,496 4,46 5 0,864 0,60 4, ,97 0,744 4, ,868 5,050 n = 0, z w = 3 0,4 0,087 3,43 0,39 0,74 3,79 3 0,508 0,6 3, ,609 0,347 4,65 5 0,698 0,434 4, ,779 0,5 4, ,854 0,608 4, ,94 0,695 4, ,989 0,78 4,96 0,05 0,868 5,050 Gwint: M68x3, P = 3, α = 30 [ o ] Wymiary głowicy: = 68,45, = 66,3, = 64,75, c =,7, śrenica po gwint: D 0 = 66,347 (tab. 4, 8)

21 Tabela 4 Wysokości h i wierzchołków pona śrenicą otworu po gwint, opowienie pola przekrojów f i oraz śrenice wi kolejnych wierzchołków zarysu części wejściowych rolek n = 4, z w = i h i f i [mm ] wi 0,9 0,097 4,03 0,456 0,94 4,49 3 0,583 0,9 4, ,69 0,389 4,900 n = 7, z w = 0,99 0,056 3,96 0,39 0, 4,56 3 0,44 0,67 4, ,495 0, 4, ,566 0,78 4, ,63 0,333 4, ,69 0,389 4,900 n = 0, z w = 3 0,54 0,039 3,86 0,5 0,078 4,0 3 0,39 0,7 4,77 4 0,396 0,56 4,30 5 0,456 0,94 4,49 6 0,509 0,33 4, ,559 0,7 4, ,606 0,3 4, ,650 0,350 4,87 0 0,69 0,389 4,900 Gwint: M68x, P =, α = 30 [ o ] Wymiary głowicy: = 68,30, = 66,85, = 65,835, c =,7, śrenica po gwint: D 0 = 66,98 (tab. 4, 8) Tabela 5 Kąty τ wzniosu linii śrubowej gwintów M4, M36 i M68 Gwint P D τ [ o ] M4x3 3,05 o 9' M4x,70 o 36' M4x,5,5 3,06 o ' M4x 3,350 0 o 47' M4x0,75 0,75 3,53 0 o 34' M36x3 3 34,05 o 36 M36x 34,70 o 3 M36x 35,350 0 o 3 M68x4 4 65,40 o 7 M68x3 3 66,05 0 o 50 M68x 66,70 0 o 33

22 . Technologia walcowania i nagniatania Śrenica otworu półwyrobu o walcowania gwintu wewnętrznego. Śrenicę otworu D 0 można wyznaczyć z warunku stałej objętości. Objętość materiału wyciśniętego przez wierzchołek zarysu narzęzia jest równa objętości utworzonego wierzchołka gwintu (rys. ): V = V (3) Objętości V i V pierścieni o powierzchniach przekrojów F i F (rys. ) wynoszą opowienio: V = π( + ) (33) D0 s F V = ) (34) π( D0 s F Oległości s i s wyznaczają położenie śroków ciężkości opowienich przekrojów. Dla gwintów metrycznych: π V = ( D0 + s )( a w + a)( D D0 ) (35) 4 V π = ( D0 s )( a + b)( D0 ) (36) 4 D Zastępując w (34) i (35) śrenice gwintu (D i D ) rzeczywistymi wymiarami głowicy ( i ) otrzymujemy: ( D0 w gzie: + s )( a + a)( D ) = ( D s )( a + b)( D ) (37) a w 0 ) = a + ( D tgα (38) b 0 ) s = a + ( D tgα (39) ( D0 )( a + a w ) = (40) ( a + a ) w s ( D0 )( b + a ) = (4) 6( b + a ) gzie i są np. określone z () i (3). Związek (37) po uwzglęnieniu (38) (4) pozwala na wyznaczenie poszukiwanej śrenicy otworu po gwint (D 0 ). Jeżeli przyjmiemy, że wymiary głowicy opowiaają okłanie wymiarom nominalnym gwintu ( = D, = D, a w = P/8, a = P/4), to:

23 D 0 3P( D + D ) + 8tgα( D D ) = (4) 3 3P [ + 8tgα( D D )] 3 3 Wzór (4) jest przybliżony, gyż nie uwzglęnia okształcenia materiału w kierunku osiowym oraz okształceń sprężystych i obowiązuje tylko la zarysu rolek zgonych z teoretycznym zarysem gwintu. Przykłaowe wartości śrenic D 0 obliczone z (37) la rzeczywistych wymiarów głowic o gwintów metrycznych M4, M36 i M68 o różnych skokach oraz śrenicach D, nominalnych oraz maksymalnych opuszczalnych (D max ) la szeregów tolerancji 4, 6 i 8) zestawiono w tab Opowienie ochyłki zawierają tab a w a a P/ b D0 s a w F, V a F, V s = D b α a Rys.. Schemat pomocniczy o obliczania śrenicy półwyrobu o walcowania gwintu wewnętrznego

24 Tabela 6 Śrenice D 0 otworów półwyrobów po gwinty M4 ) Oznaczenie Szereg D T D D max D 0 gwintu tolerancji M4x3-0, ,45,,359 4H 0,35,067,433 6H 0,500,5,485 8H 0,800,55,584 M4x -, ,3,84,99 4H 0,36,07,974 6H 0,375,0 3,04 8H 0,600,435 3,09 M4x,5 -, ,5 3,5 3,0 4H 0,90,566 3,45 6H 0,300,676 3,77 8H 0,475,85 3,337 M4x -, ,5 3,456 3,48 4H 0,50 3,067 3,56 6H 0,36 3,53 3,54 8H 0,375 3,9 3,59 M4x0,75-3, ,3 3,608 3,6 4H 0,8 3,306 3,648 6H 0,90 3,378 3,669 ) obliczona z () la szeregu tolerancji 4H Tabela 7 Śrenice D 0 otworów półwyrobów po gwinty M36 ) Oznaczenie Szereg D T D D max D 0 gwintu tolerancji M36x3-3, ,45 34, 34,349 4H 0,35 33,067 34,44 6H 0,500 33,5 34,477 8H 0,800 33,55 34,578 M36x - 33, ,30 34,84 34,95 4H 0,36 34,07 34,97 6H 0,375 34,0 35,0 8H 0,600 34,435 35,089 M36x - 34, ,5 35,456 34,480 4H 0,50 35,630 35,55 6H 0,36 35,76 35,540 8H 0,375 35,855 35,59 ) obliczona z () la szeregu tolerancji 4H

25 Tabela 8 Śrenice D 0 otworów półwyrobów po gwinty M68 ) Oznaczenie Szereg D T D D max D 0 gwintu tolerancji M68x4-63, ,60 65,60 65,773 4H 0,375 64, H 0,600 64,70 65,98 8H 0,950 64,60 66,04 M68x3-64, ,45 66,3 66,347 4H 0,35 65,067 66,43 6H 0,500 65,5 66,477 8H 0,800 65,55 66,578 M68x - 65, ,30 66,85 66,98 4H 0,36 66,07 66,974 6H 0,375 66,0 67,04 8H 0,600 66,435 67,09 ) obliczona z () la szeregu tolerancji 4H Oznaczenie gwintu Ochyłki śrenic półwyrobów Szereg tolerancji D 0 Tabela 9 Ochyłka śrenicy D 0 M4x3 -,99-4H +0,074 6H +0,6 8H +0,5 M4x -,797-4H +0,057 6H +0,095 8H +0,7 M4x,5-3,0-4H 0,044 6H 0,076 8H 0,36 M4x - 3,48-4H +0,035 6H +0,060 8H +0,0 M4x0,75-3,6-4H +0,06 6H +0,047

26 Oznaczenie gwintu Ochyłki śrenic półwyrobów Szereg tolerancji D 0 Tabela 0 Ochyłka śrenicy D 0 M36x3-34,349-4H +0,076 6H +0,8 8H +0,9 M36x - 34,95-4H +0,056 6H +0,096 8H +0,74 M36x - 35,480-4H +0,035 6H +0,060 8H +0, Oznaczenie gwintu Ochyłki śrenic półwyrobów Szereg tolerancji D 0 Tabela Ochyłka śrenicy D 0 M68x4-65,773-4H +0,09 6H +0,55 8H +0,69 M68x3-66,347-4H +0,076 6H +0,30 8H +0,3 M68x - 66,98-4H +0,056 6H +0,096 8H +0,74 Fazy w otworach. W celu łatwego wprowazenia głowicy o otworu oraz zabezpieczenia pierwszego zwoju gwintu prze oerwaniem, a także uniknięcia wypukłości na powierzchniach czołowych krawęzie otworów winny być opowienio sfazowane. Zewnętrzną śrenicę fazy otworu (kąt sfazowania: 45 [ o ]) wyznacza się ze wzoru: D 0 f D + P tgα (43) Wg [7] należy przyjmować (la stali i stopów aluminium,): D f = D 0 +,4 P (44) Minimalna grubość ścianki tulei, w której walcowany jest gwint wewnętrzny. Aby uniknąć trwałych zmian śrenicy zewnętrznej tulei, w której walcowany jest gwint należy przyjmować grubości ścianek większe o wartości granicznych (g min ). Wg [7]:

27 g min = P (45) W [0] przestawiono wyniki obliczeń, z których wynika, że la gwintu metrycznego: g min =,59 P (46) Minimalną wartość śrenicy zewnętrznej tulei oblicza się ze wzoru: D z min = D 0 + g min (47) Warunki obróbki. Posuw jest równy skokowi gwintu walcowanego lub nagniatanego. Prękość obróbki można przyjmować jak la głowic o gwintów zewnętrznych [9]. W szczególnie trunych warunkach pracy (przy walcowaniu gwintów o małych śrenicach i użych skokach) należy się liczyć z koniecznością zmniejszenia prękości ze wzglęu na trwałość łożysk ślizgowych. Ośroek chłoząco smarujący winien zapewnić głównie właściwe smarowanie tych łożysk. Przyjmując (śrenio), że stosowana prękość obróbki wynosi ok [m/min] obliczono la znormalizowanych prękości obrotowych (n) wrzecion obrabiarek rzeczywiste prękości obwoowe (v g ) i kątowe głowic (ω g ) oraz rolek (ω r ) oraz prękości obwoowe na śrenicach czopów rolek (v c ) (tab. ). Parametry te mogą być przyatne przy analizie pracy i zużycia elementów głowic. Stosowano następujące wzory: v g π n = [m / min] (48) 000 gzie n w [obr/min], w, vg ω g = (49) v g ω r = ωg = (50) r r r c v c = vg (5) Prękość obwoowa na śrenicy poziałowej głowicy Trwałość panewek łożyskowych jest uzależniona o wartości Pv c /( c l c,), gzie P jest całkowitą siłą obciążającą czop rolki o śrenicy c i ługości l c.

28 Tabela Prękości kątowe i obwoowe na opowienich śrenicach głowic i rolek (v g = [m/min]) Lp Rozaj gwintu r c n [obr/min] v g [m/min] ω g [s - ] ω r [s - ] v c [m/s] M4x3, 6, ,65 M4x,84 7, ,4 4 0,578 3 M4x 3,456 7, ,548 4 M4x3, 6, ,485 5 M4x,84 7, ,6 8 0,456 6 M4x 3,456 7, ,43 7 M36x3 34,, ,647 8 M36x 34, , 39 0,64 9 M36x 35,456, ,604 0 M36x3 34,, ,575 M36x 34, ,9 3 0,555 M36x 35,456, ,537 3 M68x4 65,60, ,69 4 M68x3 66,3, ,9 60,8 0,608 5 M68x 66,85 3, ,7 0,597 Gniot przy nagniataniu. Nagniatanie gwintów przeprowaza się po uprzenim wykonaniu (najczęściej za pomocą obróbki wiórowej) gwintu o zarysie różniącym się o ostatecznego. Gniot bezwzglęny (zwany w alszym ciągu gniotem) zefiniujemy jako grubość warstwy g okształcanej na bocznej powierzchni zarysu (rys. ). Przyjmiemy, że la skoków 3 wartości g przy nagniataniu winny zawierać się w granicach 0,0 0,0. Przy wartościach większych mamy (umownie) o czynienia z walcowaniem gwintu, którego niepełny zarys został wstępnie wykonany inną metoą. Zarys gwintu przeznaczonego o nagniatania winien spełniać określone warunki. Śrenica D winna być zmniejszona wzglęem śrenicy głowicy o wartość: D = D ' g = sin α (5) Natomiast śrenicę wierzchołków D należy zwiększyć wzglęem wartości nominalnej D, przy czym: ' = D D D min D (53) Wartość D min wynika z warunku (rys. ): V V + V (54) (objętość materiału V + V wyciśniętego przez wierzchołek zarysu narzęzia musi się zmieścić w objętości V).

29 a w / a S D/ V, ½ F S a D D/ S g V, F Zarys po nagniataniu Zarys prze nagniataniem a / V, ½ F D D α D P/ Rys.. Zarysy gwintu wewnętrznego prze i po nagniataniu Objętości V, V i V wyrażają się wzorami: V = πf( S) (55) = πf ( S ) (56) V V = πf ( S ) (57) gzie S, S i S określają położenia śroków ciężkości przekrojów F, F i F :

30 F = D (a + a ) 4 (58) g F = D(a + a w ) = (a + a w ) 4 sin α (59) D g g F = tgα ( D D D) = D D 4 cosα sin α (60) przy czym: a g = (a w + D tgα) = (a w + ) (6) cosα = (a + D tg ) (6) a α oraz: D D(a + 4a ) S = (63) 6(a + a ) S D(a w + 4a) g (a w + 4a) = = (64) 6(a + a ) 3sin α (a + a ) w w g S = ( D + D D) = D + D (65) 4 4 sin α Wykorzystując powyższe równania i przyjmując znak równości w (54), otrzymujemy: f (g, D) = D (a g (a sin α + a w D + a ) + (4a 3 g ) (4a 3sin α + a w ) + a ) g cos α g sin α (D + D) = 0 (66) Ostatecznie z (5) i (66) można określić wartości D i D w funkcji gniotu g, a tym samym również wymiary D i D zarysu gwintu prze nagniataniem. Śrenicę D wyznacza się z równania: ' g = (67) sin α D

31 Przykłaowe wyniki obliczeń poano w tab. 3a, 3b i 3c. Tabela 3a Śrenice gwintu M4x3 prze nagniataniem w funkcji gniotu g g D D D D D 0,0 0,43 0,040 0,895 4,40,8 0,0 0,6 0,080,04 4,370,4 0,03 0,365 0,0,7 4,330,0 0,04 0,455 0,60,07 4,90,06 0,05 0,536 0,00,89 4,50,0 0,06 0,60 0,40,36 4,0,98 0,07 0,677 0,80,49 4,70,94 0,08 0,738 0,30,490 4,30,90 0,09 0,794 0,360,547 4,090,86 0,0 0,847 0,400,599 4,050,8 = 4,45, =,, D = 0,75 Tabela 3b Śrenice gwintu M36x3 prze nagniataniem w funkcji gniotu g g D D D D D 0,0 0,38 0,040 3,890 36,40 34,8 0,0 0,55 0,080 33,007 36,370 34,4 0,03 0,355 0,0 33,07 36,330 34,0 0,04 0,444 0,60 33,96 36,90 34,06 0,05 0,54 0,00 33,76 36,50 34,0 0,06 0,596 0,40 33,348 36,0 33,98 0,07 0,66 0,80 33,44 36,70 33,94 0,08 0,73 0,30 33,475 36,30 33,90 0,09 0,779 0,360 33,53 36,090 33,86 0,0 0,83 0,400 33,583 36,050 33,8 = 36,45, = 34,, D = 3,75 Tabela 3c Śrenice gwintu M68x3 prze nagniataniem w funkcji gniotu g g D D D D D 0,0 0,36 0,040 64,888 68,40 66,9 0,0 0,5 0,080 65,003 68,370 66,5 0,03 0,350 0,0 65,0 68,330 66, 0,04 0,438 0,60 65,90 68,90 66,07 0,05 0,57 0,00 65,69 68,50 66,03 0,06 0,589 0,40 65,34 68,0 65,99 0,07 0,654 0,80 65,406 68,70 65,95 0,08 0,75 0,30 65,467 68,30 65,9 0,09 0,770 0,360 65,5 68,090 65,87 0,0 0,8 0,400 65,574 68,050 65,83 = 68,45, = 66,3, D = 64,75

32 Konstrukcja rolek o nagniatania lub walcowania gwintu wstępnie wykonanego (o śrenicach mniejszych o nominalnych). W zasazie operacje te można przeprowazić rolkami, które były zaprojektowane i użyte o walcowania gwintu wprost w otworze półwyrobu. Jenak przy użym programie proukcyjnym opłacalne jest wykonanie specjalnych (krótkich) rolek o nagniatania. We wzorze (3) przyjmuje się n = 4 (z w = ) oraz z k 3, a więc całkowita liczba wierzchołków z 5. Śrenice wierzchołków pilotujących wyznacza się ze wzoru: w0 ' g = D c = c (68) sin α stosowanego w miejsce (). Obliczenia śrenic wierzchołków części wejściowych kolejnych rolek proponuje się przeprowazić w oparciu o zasaę stałych objętości przemieszczonych, wzglęnie równego poziału gniotu na poszczególne wierzchołki: wi g(n i) = c (69) n sin α gzie i =,,, n. Analogicznie postępuje się, projektując rolki specjalne o walcowania gwintu wstępnie wykonanego o śrenicach mniejszych o nominalnych, la których wartości gniotu są większe niż przyjęta umownie wartość 0,0. Należy oać, że operacje nagniatania lub walcowania gwintu wstępnie wykonanego wymagają wprowazenia głowicy o otworu za pomocą posuwu ręcznego (prze włączeniem posuwu gwintowego równego skokowi gwintu). 3. Konstrukcja głowic i technologia walcowania la gwintów specjalnych Jako przykła przestawimy obliczenia la gwintu specjalnego o zarysie trójkątnym i kącie wierzchołkowym 50 [ o ] (okuwka zwrotnicy samochou). Zarys gwintu pokazano na rys. 3.

33 V w b α D D D0 D /3 hw hw /3 h a s h s w P V Rys. 3. Zarys gwintu specjalnego (s w i s śroki ciężkości przekrojów zakreskowanych) Śrenicę otworu półwyrobu D 0 wyznacza się analogicznie jak la gwintów normalnych z warunku stałej objętości (rys. 3): V w = V (70) przy czym: V V w π = D0 + h w ah w 3 (7) π = D0 h bh 3 (7) gzie: h h w D D0 = (73) D0 D = (74) a = h w tgα (75) b = h tgα (76) Wykorzystując (70) (76) i zamieniając śrenice nominalne D i D na opowienie śrenice głowicy ( i ) otrzymuje się:

34 D = (77) 3( ) gzie: + T D = D (78) + T D = D (79) Kąt wzniosu linii śrubowej gwintu wyznacza się z (3). Konkretne obliczone wartości (bez tolerancji i uwzglęnienia okształceń sprężystych) la głowicy o śrenicy zewnętrznej 5, i skoku,5 poano w tab. 4. Tabela 4 Wymiary głowicy o walcowania gwintu specjalnego i śrenica otworu półwyrobu Lp Wymiar Wartość 5, 4,45 3 4,785 4 D 0 4,786 5 τ o 50 6 α 50 o 7 P,5 8 r 8, 9 c 8,5 0 w, p 0 r 7,785 r 7,45 3 c, p 6 4 k 4 5 r / 0,33 Przy konstruowaniu rolek wysokości h i wierzchołków zarysu części wejściowej pona śrenicą otworu po gwint oblicza się tak, jak la gwintów normalnych, przy czym w omawianym przypaku opowienie zależności otrzymuje się, postawiając w (6), (9) i (0) a w = 0: D0 h = (80) n tgα h i = h i (8) Bez zmian pozostają wzory (5), (8), () i (). Wyniki obliczeń poano w tab. 5. Moel głowicy pokazano na rys. 4.

35 Tabela 5 Wysokości h i wierzchołków pona śrenicą otworu po gwint, opowienie pola przekrojów f i oraz śrenice wi kolejnych wierzchołków zarysu części wejściowych rolek n = 4, z w = i h i f i [mm ] wi 0,084 0,06 7,953 0,8 0,05 8,0 3 0,45 0,078 8, ,67 0, n = 7, z w = 0,063 0,05 7,9 0,089 0,030 7, ,09 0,045 8, ,6 0,059 8, ,4 0,074 8, ,55 0,089 8, ,67 0,04 8,0 n = 0, z w = 3 0,053 0,00 7,89 0,075 0,0 7, ,09 0,03 7, ,06 0,04 7, ,8 0,05 8,0 6 0,9 0,06 8, ,40 0,073 8, ,49 0,083 8, ,58 0,94 8,03 0 0,67 0,04 8,0 Gwint: specjalny P =,5, α = 75 [ o ] Wymiary głowicy: = 5,, = 4,785, = 4,45, c = 8,5, śrenica po gwint: D 0 = 4,786 (tab. 4)

36 Rys. 4. Moel głowicy o gwintu specjalnego: a = 50 o, P =,5, D = 5, (oprac. W. Kuma, M. Wołowicz) Literatura. M. Dąbrowski, J. Gawlik, S. Okoński: Die Prüfungen Auserwählter technologischer Prozesse mittels Ausnutzung es kompletten, orthogonalen un rothathabilen Programmierens. Materiały I. Polsko - Węgierskiego Seminarium Metaloznawstwa i Technologii Maszyn. Politechnika Krakowska, 978. Domblesky J. P.: Computer simulation of threa rolling processes. Fastener Technology International, 8, Domblesky J. P.: Computer simulation of threa rolling processes. Part : Stuy results. Fastener Technology International,, Ivanov V., Kirov V.: Rolling of internal threas. Part. Journal of Material Processing Technology, vol. 7, Ivanov V., Kirov V.: Rolling of internal threas. Part. Journal of Material Processing Technology, vol. 7, Kuma W., Wołowicz M.: Konstrukcja głowic rolkowych o walcowania lub nagniatania gwintów wewnętrznych. Praca yplomowa (magisterska), Politechnika Krakowska, Wyział Mechaniczny, Kraków Łyczko K.: Technologia narzęzi i wygniatania gwintów wewnętrznych. Politechnika Częstochowska, Częstochowa Makówka F., Olszak W.: Głowica o plastycznego kształtowania gwintów wewnętrznych Makówka F., Olszak W.: Głowica o walcowania gwintów wewnętrznych Okoński S.: Baania procesu plastycznego kształtowania gwintów wewnętrznych. Praca oktorska, Politechnika Krakowska, Kraków 977

37 . S. Okoński: Belsó menetek hengerlésére és rotációs simito megmunkálására szolgáló görgös fejek szerkezeti kalakitása. IV. Szerszam és Szerszamanyág Szimpozium, Miskolc (Węgry), 985. Okoński S.: Głowica o walcowania lub ogniatania gwintów wewnętrznych. Patent UP PRL nr 059, Okoński S., Polański Z., Sołkowski T.: Dokłana obróbka plastyczna. Czasopismo Techniczne, z. 4 i 6 M, S. Okoński: Walcowanie gwintów wewnętrznych. Obróbka Plastyczna, t. XVIII, z. 4, S. Okoński: Wgłębianie narzęzia z perioycznym zarysem klinowym w ośroek plastyczny. Mechanika Teoretyczna i Stosowana, nr, Poranik warsztatowca mechanika. Praca zbiorowa po re. J. Korzemskiego. WNT, Warszawa Рыжов Е. В., Андрейчиков О. С., Стешков А. Е.: Раскатывание внутренных резб. Изд. Машиностроение, Moskwa Султанов Т. А.: Резбонакатные головки. Изд. Машиностроение, Moskwa Żurawski Z., Sikora J., Płużek J.: Walcowanie gwintów. WNT, Warszawa 96