Резьбовые технологии
 

Содержание:

 Предисловие

 Глава 1
 Глава 2
 Глава 3
 Глава 4
 Глава 5
 Глава 6
 Глава 7
 Глава 8
 Глава 9

 Кодификатор

 Приложения
   ГОСТ 631-80
   ГОСТ 632-80
   ГОСТ 633-80
   ГОСТ 5286-75

Глава 8. Нарезание резьбы на трубах и в муфтах.

Самой ответственной операцией при отделке труб и муфт является нарезание резьбы. Оно производится методом многопроходного нарезания на станках с ЧПУ либо на обычных токарно-винторезных станках. При работе на универсальном оборудовании к квалификации и опыту токаря предъявляются особенно высокие требования, так как многопроходное нарезание резьбы на довольно высоких скоростях резания требует от него очень большого внимания и хорошей реакции. Особенно это касается нарезания резьбы в муфтах. Работа на станках с ЧПУ не требует от токаря столь высоких профессиональных навыков, однако в этом случае нужно иметь специалиста или специалистов, умеющих составлять программы для станков с ЧПУ и обслуживать электронные системы станков.

Для многопроходного нарезания резьбы могут быть использованы призматические многозубые гребенки или неперетачиваемые многозубые твердосплавные пластины с износостойким покрытием и без него. Для нарезания резьбы на трубах наиболее часто пользуются пластинами Т1 22НП 2.54 НКТ, Т1 22НП 3.175 НКТ – для треугольных и Т1 22НП 5.08 ОГМ – для трапецеидальных резьб. При работе гребенками – ПГ 20НП 2.54 НКТ для треугольной и ... для трапецеидальной резьбы.

При обработке муфт соответственно применяют пластины с треугольным профилем: Т1 22ВП 3.175 НКТ и с трапецеидальным – Т1 22ВП 5.08 ОТМ. В качестве гребенок используют ПГ 12ВП 2.54 НКТ, ПГ 12ВП 3.175 НКТ – для треугольной резьбы и ... – для трапецеидальной).

Специфика обработки муфт, заключающаяся в большом вылете инструмента и, следовательно, повышении опасности вибраций, часто заставляет отказаться от использования многозубого инструмента. Особенно это касается обработки муфт малого диаметра. В этих случаях используется однозубый инструмент, например, резьбовая пластина Т4 22ВП 2.54 НКТ. В некоторых случаях применению многозубого инструмента препятствуют конструктивные особенности муфт, не дающие пространства для свободного выхода предварительных режущих зубьев. Это относится, например, к соединениям ОТТГ. В этом случае приходится уменьшать количество режущих зубьев.

Общий вид призматических гребенок и резьбовых пластин приведен на рис. 17, 18.

Рис. 17 Твердосплавные призматические резьбовые гребенки Рис. 18 Твердосплавные резьбовые пластины.

Применение призматических гребенок, инструмента исторически более старого, целесообразно только при организации хорошего заточного хозяйства, оснащенного соответствующим оборудованием (желательно для электрохимической алмазной заточки), обслуживаемого высококвалифицированным персоналом. Если такой инструмент затачивать на обычном точиле, то существенно ухудшаются физико-механические свойства сплава, что ведет к снижению стойкости инструмента после переточки. Кроме того, отклонения переднего угла при заточке ведет к искажению профиля нарезаемой резьбы. Следует также отметить, что твердый сплав, используемый для изготовления этого инструмента, обеспечивает более низкие скорости резания, чем современные сплавы с износостойкими покрытиями, из которых обычно делают неперетачиваемые пластины.

Современная технология инструментального производства позволяет производить твердосплавный многозубый инструмент почти по тем же ценам, что и однозубый. В то же время, такой инструмент имеет два серьезных преимущества. Его стойкость выше, чем у однозубого, так как калибрующий зуб, размерный износ которого определяет выход инструмента из строя, разгружен за счет предварительно работающих зубьев. Кроме того, наличие нескольких одновременно работающих зубьев позволяет сократить число проходов, что существенно повышает производительность резьбообработки.

Типаж твердосплавного резьбового инструмента очень широк. Он предусматривает учет самых различных пожеланий заказчика с учетом имеющегося у него оборудования.

Ассортимент серийно выпускаемых резьбовых пластин и гребенок приведен в Каталоге.

Некоторые рекомендации по технологии многопроходного резьбонарезания.

Рис.19 Многопроходное нарезание наружной резьбы многозубой резьбовой пластиной.

Нарезание наружной и внутренней резьбы многозубым инструментом рекомендуется проводить в три прохода – для треугольных резьб с шагами 2.54 и 3.175 мм и в 4-6 проходов – для трапецеидальных резьб с шагом 5.08 мм. Количество проходов во многом зависит от состояния станка. Ясно, что на разболтанном старом станке при уменьшении числа проходов поломки инструмента могут создать серьезные проблемы. По­этому число проходов должно выбираться, исходя из соотношения производительности обработки и расхода дорогостоящего инструмента. В случае необходимости использования однозубого резьбового инструмента, число проходов соответственно увеличивается.

Рис. 20 Многопроходное нарезание внутренней резьбы однозубой резьбовой пластиной.

Особо следует предостеречь от необоснованного увеличения числа проходов. Несмотря на кажущееся облегчение условий работы инструмента и станка, в ряде случаев мы можем получить.

Это связано с тем, что при неоправданно завышенном числе проходов мы уменьшаем припуск на проход (толщину срезаемой в каждом конкретном проходе стружки). При достижении этого припуска величин, измеряемых в сотых долях миллиметра, мы делаем толщина среза сопоставимой с радиусом округления режущей кромки инструмента.

При этом мы получаем резание с большими отрицательными значениями переднего угла (см. рис. 21). Практически происходит смятие, пластическая деформация. Поперечные силы резания резко возрастают. Это ведет к появлению вибраций, быстрому выходу инструмента из строя, ухудшению качества обрабатываемой поверхности.

Рис. 21 Геометрия резания при толщине среза, сопоставимым с величиной радиуса округления.

Неоправданно малый припуск на проход может быть связан не только с большим числом проходов, но и с неправильным распределением припуска между проходами, например, оставлению слишком малого припуска на последний проход. Лучше, чтобы минимальная толщина среза не превышала 0.04-0.05 мм.

Учитывая, что в многозубом инструменте припуск между зубьями определяется самой конструкцией, этому вопросу при его проектировании всегда уделяется большое внимание.

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

При установке инструмента на универсальных токарно-винторезных станках дело обстоит сложнее. Следует отметить, что неправильная установка может привести к получению бракованной резьбы даже при использовании вполне годного инструмента. Необходимо обеспечение двух условий: правильного расположения режущей кромки относительно оси изделия, правильной ориентации инструмента относительно вертикальной оси. Первое требование является достаточно привычным, правда, для резьбообработки оно приобретает особое значение из-за дополнительных искажений профиля при неправильной установке инструмента. К выполнению второго условия, к сожалению, иногда относятся недостаточно серьезно, хотя оно может самым непосредственным образом сказаться на качестве резьбы. Допуск на половину угла профиля треугольной резьбы составляет 1° 15' ± 1°, а на углы уклона профиля трапецеидальных резьб – 1° 30' до ± 45' в зависимости от ГОСТа. Нужно учитывать, что около трети этого допуска может “съесть” допуск на изготовление профиля инструмента, свою лепту в искажения вносит и сам станок, точнее, погрешности изготовления и перемещения его узлов. Поэтому к вопросу установки резьбового инструмента нужно отнестись достаточно серьезно.

Рис. 22 Установка резьбового инструмента под угол уклона конуса на универсальном станке.

Если у Вас нет специальных приспособлений для выверки правильности установки инструмента, можно использовать, например, подрезанный торец трубы для проверки параллельности ему державки инструмента. Однако ни в коем случае нельзя настраивать инструмент путем установки параллельности верхушек его зубьев проточенному конусу трубы. Угол наклона линии, проходящей через вершины зубьев гребенки или пластины, никогда не равняется углу уклона конуса! Настраивая инструмент подобным образом, Вы гарантированно получаете искаженные углы профиля. (См. рис.22).

Хотя режущий инструмент изготовлен из достаточно износостойкого материала, он все равно подвержен износу. Следует помнить, что в случае с резьбовым инструментом критерием его выхода из строя является не просто физический износ, когда инструмент ломается или об износе свидетельствуют специфические звуки, сопровождающие работу, а размерный износ. То есть о выходе инструмента из строя свидетельствует несоответствие нарезанной резьбы предъявляемым требованиям. Таким образом, для получения качественной резьбы необходимо менять резьбовой инструмент, не дожидаясь его физического выхода из строя (поломки или катастрофического износа). В то же время, при резьбонарезании могут возникнуть проблемы, связанные с ускоренным износом инструмента, не связанным с потерей размеров.

Следует обратить особое внимание на необходимость использования при резьбонарезании смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). При этом особенно важно следить за тем, что струя охлаждающей жидкости попадала в зону резания. Грамотное применение СОЖ может существенно повысить стойкость режущего инструмента.

В целом, опыт эксплуатации твердосплавного резьбового инструмента показывает, что его стойкость в случае обработки резьб насосно-компрессорных труб и муфт по ГОСТ 631-75 с треугольной резьба с шагом 2.54 мм составляет в среднем от 60 до 80 обработанных концов в случае применения многозубых резьбовых пластин и 30-50 концов – для однозубого инструмента. При этом подразумевается, что для нарезания резьбы используется смазочно-охлаждающая жидкость, состояние оборудования соответствует стандартным требованиям по жесткости и точности, обрабатывается сталь группы прочности Д, скорость резания составляет 80-120 м/мин, число проходов 3-4 для многозубого инструмента и 9-12 – для однозубого. Изменение этих параметров, естественно, ведет к изменению стойкости.

При обработке трапецеидальных резьб на трубах и муфтах с более высокими физико-механическими свойствами значения стойкости отличаются от вышеприведенных в меньшую сторону.

Для повышения стойкости инструмента в конкретных условиях эксплуатации необходимо проведение дополнительной работы по подбору конструктивных параметров, марок покрытия, и режимов резания. Кроме того, необходимо обратить внимание на станочный парк, используемый при резьбонарезании, так как его состояние оказывает на стойкость инструмента самое серьезное влияние.

Особенности инструмента для обработки замковых резьб.

Нарезание замковых резьб на ниппелях и муфтах замков бурильных труб, в принципе, производится аналогично нарезанию резьбы на трубах и муфтах. В то же время, следует отметить, что инструмент для нарезания замковых резьб, как правило, однозубый. Это связано с двумя причинами. Во-первых, из-за больших размеров профиля этих резьб нарезание их многозубым инструментом будет сопровождаться слишком большими усилиями резания, что может сопровождаться повышенными вибрациями. Это чревато ухудшением качества резьбы, поломками инструмента. Потребуется использование более мощного и дорогостоящего оборудования. Во-вторых, по тем же причинам для получения многозубого инструмента понадобится использование твердосплавных пластин очень большого размера, что вызовет неоправданное увеличение их стоимости.

Широкая гамма резьбовых пластин для нарезания замковых резьб также приведена в Каталоге.