Способ фрезерования винтов с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной

Изобретение относится к области машиностроения, обработке винтов винтовых насосов из труднообрабатываемых материалов. Способ осуществляют инструментом в виде фрез, при этом фрезе сообщают независимое вращение относительно собственной оси, а заготовке - вращательное движение, согласованное с продольной подачей инструмента, равной шагу обрабатываемого винта. Для расширения технологических возможностей и повышения точности обработки используют инструмент в виде комплекта, состоящего из трех равнорасположенных друг от друга в поперечной плоскости фасонных фрез и удаленных друг от друга в осевом направлении на расстоянии одной трети шага. Оси вращения фрез расположены под углом к оси заготовки, равным углу подъема витков винтовой поверхности. При этом фрезы имеют независимый индивидуальный или общий привод, а обработку фрезами ведут одновременно. 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению к области станкостроения и технологии машиностроения, может быть использовано при обработки фрезерованием винтовых поверхностей винтов винтовых насосов из труднообрабатываемых материалов.

Известен способ нарезания цилиндрических червяков дисковыми фрезами, при котором фрезу устанавливают так, что ее ось вращения наклонена на угол подъема витка червяка, а средняя точка расположена на одной высоте с осью червяка [1, 2]. При такой установке фрезы червяк профилируется в нормальном сечении по впадине.

Существенными недостатками известного способа являются низкая производительность при изготовлении длинных винтов и неудовлетворительная точность из-за одностороннего действия сил резания и большого прогиба нежестких длинных винтов.

Задачей предлагаемого способа фрезерования винтов с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной является расширение технологических возможностей, повышение производительности процесса за счет применения комплекта инструментов, состоящего из трех дисковых фасонных фрез, и повышение точности обработки и профилирования благодаря тому, что комплект из трех фрез, расположенных равномерно в окружном направлении, представляет собой люнет.

Поставленная задача решается предлагаемым способом фрезерования винтов с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной фасонными фрезами, при котором фрезе сообщают независимое вращение относительно собственной оси, а заготовке - вращательное движение, согласованное с продольной подачей инструмента, равной шагу обрабатываемого винта, причем обработку ведут одновременно комплектом инструментов, состоящим из трех равнорасположенных друг от друга в поперечной плоскости фасонных фрез и удаленных друг от друга в осевом направлении на расстоянии одной трети шага, а оси вращения фрез расположены под углом к оси заготовки, равным углу подъема витков винтовой поверхности, при этом фрезы имеют независимый индивидуальный или общий привод.

Сущность способа поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена схема осуществления предлагаемого способа на токарном станке; на фиг.2 - схема взаимного расположения фрез и обрабатываемой заготовки винта, поперечный разрез А-А на фиг.1.

Предлагаемый способ предназначен для фрезерования винтов 1 с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной фасонными фрезами 2, в частности, для обработки винтов винтовых насоса ЭВН5-25-1500 нефтяных скважин, которые имеют следующие размеры: общая длина 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта ⊘27^-0,05 мм, эксцентриситет e₁=1,65 мм, е=3,3 мм, шаг t=28^±0,01 мм (фиг.1).

Инструменту - дисковой фасонной фрезе 2 - сообщают независимое вращение с частотой V_и относительно собственной оси, а заготовке - вращательное движение с частотой V_з согласованное с продольной подачей S_пр инструмента, равной шагу t обрабатываемого винта.

Обработку ведут одновременно комплектом инструментов, состоящим из трех равнорасположенных друг от друга в поперечной плоскости фасонных фрез 2 и удаленных друг от друга в осевом направлении на расстоянии t/3 - одной трети шага, где t - шаг обрабатываемого винта, мм.

Оси вращения фрез 2 расположены под углом α_Ф к оси заготовки 1, равным углу α_в подъема витков винтовой поверхности, т,е. α_Ф=α_в. Фрезы имеют независимый индивидуальный или общий привод и смонтированы в специальной головке 3.

Обработка по предлагаемому способу осуществляется на токарном станке с использованием вышеописанной головки, которая устанавливается вместо резцедержателя на поперечный суппорт, следующим образом. Заготовка винта с предварительно обработанными базовыми поверхностями устанавливается в трехкулачковом самоцентрирующем патроне 4 в шпинделе 5 передней бабки 6 станка. Свободным торцом заготовка вводится в центральное отверстие головки и поджимается центром 7 задней бабки 8, при этом фрезы в головке радиально разведены. Включается вращательное движение шпинделя с частотой V_з, вращательное движение фрез с частотой V_и и дается радиальная подача S_р, при этом каждая фреза устанавливается на глубину резания, равную h/3, где h - общий припуск, оставленный на фрезерование с учетом расстояния между вершиной и впадиной винтовой поверхности. Деление общего припуска на три инструмента позволяет равномерно загрузить каждый инструмент и оказывать равные усилия воздействия фрез на нежесткую заготовку. После выставления каждой фрезы на свою глубину включается продольная подача S_пр, равная

S_пр=t мм/об,

где t - шаг обрабатываемого винта, мм.

Таким образом, повышается точность обработки и профилирования благодаря тому, что головка в комплекте из трех фрез, расположенных равномерно в окружном направлении, представляет собой подвижный люнет.

Пример. Обрабатывался винт левый Н41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имеет следующие размеры: общая длина 1282 мм, длина винтовой части 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта ⊘27^-0,05 мм, эксцентриситет e₁=1,65 мм, е=3,3 мм, шаг t=28^±0,01 мм, шероховатость R_a=3,2 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса 5,8 кг. Припуск на сторону под последующее шлифование 0,25 мм. Заготовка - сталь горячекатаная круглая (ГОСТ 2590-71) диаметром 34 мм. Обработка проводилась на модернизированном токарно-винторезном станке мод. 16К20, с инструментальной фрезерной головкой, установленной на суппорте, с тремя дисковыми фасонными фрезами из материала Р6М5, ширина фрез В_ф=32 мм, диаметр фрез 50 мм, частота вращения фрез V_и=31,42 м/мин, n_и=200 об/мин, окружная скорость заготовки V_з=320 мм/мин, n_з=3,8 об/мин, продольная подача Snp=28 мм/об, угол наклона витка винтовой поверхности α_в=24°48', требуемая точность винтовой поверхности была достигнута через Т_м=12,2 мин (против Т_м ^баз=36,5 мин по базовому варианту при традиционном точении резцом на модернизированном токарном станке 1К62 на АО "Ливгидромаш"). Контроль проводился скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми несоседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов не более 0,4 мм, что допустимо по ТУ для предварительной обработки.

Благодаря применению предлагаемого способа фрезерования винтов с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной расширились технологические возможности, повысилась производительность процесса за счет применения комплекта инструментов, состоящих из трех дисковых фасонных фрез, и повысилась точность обработки и профилирования благодаря тому, что комплект из трех фрез, расположенных равномерно в окружном направлении, представляет собой люнет, а также повысилась стойкость инструмента.

Источники информации

1. Данилевский В.В. Технология машиностроения: Учебник для техникумов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М., Высш. шк., 1984. - С.290-292, рис.224 - прототип.

2. Технология машиностроения (специальная часть). М., Машиностроение. 1973. С.360, рис.185.

Способ фрезерования винтов с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной инструментом в виде фрез, при котором фрезе сообщают независимое вращение относительно собственной оси, а заготовке вращательное движение согласованное с продольной подачей инструмента, равной шагу обрабатываемого винта, отличающийся тем, что используют инструмент в виде комплекта, состоящего из трех равнорасположенных друг от друга в поперечной плоскости фасонных фрез и удаленных друг от друга в осевом направлении на расстоянии одной трети шага, а оси вращения фрез расположены под углом к оси заготовки, равным углу подъема витков винтовой поверхности, при этом фрезы имеют независимый индивидуальный или общий привод, а обработку фрезами ведут одновременно.