Основные нюансы прокатки резьбы
1. Как это работает
Накатка резьбы выполняется с помощью насадки для накатки резьбы на многошпиндельном токарном станке или станке с ЧПУ. Во время процесса форма зубьев резьбовых роликов выступает в наружный диаметр заготовки цилиндрической заготовки для изменения поверхности. Давление от резьбовых роликов приводит к тому, что материал заготовки вытекает наружу в полость между резьбовыми роликами. Это создает геометрию резьбы.
Рис. 1. Когда материал соприкасается с роликом, внешние края загибаются внутрь, образуя гребень. Центр гребня имеет небольшую вогнутость, как показано здесь, что является нормальной особенностью.
Вершина гребня резьбы - это одно из различий между нарезанной и свернутой резьбой. Во время операции нарезания резьбы материал выталкивается в основание резьбонарезной головки. Когда материал соприкасается с основанием ролика, внешние края загибаются внутрь, образуя гребень. Центр гребня имеет небольшую вогнутость, как показано на рисунке 1, что является нормальной особенностью. Эта вогнутость является частью зазора между сопрягаемыми резьбами и не влияет на посадку или функцию резьбового соединения. Наличие этой функции на гребне резьбы является одним из способов визуального подтверждения того, что резьба является продуктом прокатки резьбы, а не резки — нарезанные нити не имеют этой функции.
2. Характеристики качества роликов
Наличие высококачественной стали позволило промышленности производить более однородную геометрию и более равномерную термическую обработку резьбовых роликов.
Внедрение многобарьерных вакуумных печей и автоматизированных печей обычного и криогенного отпуска позволяет производить ролики с более однородной микроструктурой и более равномерной твердостью.
Также регулярно внедряются новые покрытия. Покрытия выбираются на основе процесса формования.
Наличие доступа к передовым станкам позволяет создавать оптимальную геометрию резьбы. Обрабатывающее оборудование стало более точным, воспроизводимым и быстрым, чем когда-либо прежде.
3. Обработка поверхности и геометрия
Обработка прокатанной поверхности обычно составляет 32 Ra, что меньше по сравнению с нарезанными резьбами, которые редко составляют менее 63 Ra. Эмпирическое правило состоит в том, что при прокатке резьбы результирующая обработка поверхности обычно в два раза лучше, чем начальная обработка материала. Например, если чистовая обработка заготовки составляет 40 Ra, то после прокатки будет близка к 20 Ra. Геометрия формы резьбы, получаемая во время прокатки резьбы, является более точной и, как правило, превышает требования к форме резьбы из-за точности и шероховатости поверхности.
4. Снижение затрат
Отсутствие стружки и меньшая стоимость инструмента на одну произведенную резьбу - это формула, которая обеспечивает снижение затрат.
Это означает, что нет отходов от обычной обработки. Подача поверхности накатывания резьбы в минуту до 10 раз быстрее, чем при одноточечной нарезке резьбы. Кроме того, для нарезания резьбы требуется в среднем 10 проходов, по сравнению с одним проходом, необходимым для прокатки. Это означает значительное снижение затрат на резьбу из-за большего количества деталей, производимых на комплект валков.
Даже когда прокатка резьбы сравнивается с чеканкой резьбы, она более эффективна при создании точного профиля резьбы.
5. Увеличение прочности на растяжение
Холодная обработка увеличивает прочность на растяжение резьбы на 30% больше, при сравнении с нарезанием резьба, что повышает прочность нити. Кроме того, прокатанные резьбы повышают усталостную прочность на 50-75%. Нити не теряют усталостной прочности даже при нагреве до 500° F в течение нескольких часов.
Накатанные нити гораздо более гладкие и устойчивы к повреждениям при обработке, чем нарезанные нити. Прокатка резьбы изменяет механические свойства материала путем его упрочнения, что приводит к повышению износостойкости и усталостной стойкости, а также повышению прочности на сдвиг, растяжение и предел текучести. Нарезанные резьбы имеют структуру потока зерен, которая остается параллельной оси детали, ослабляя прочность резьбы на продольной оси. Нить, как правило, выходит из строя на границах зерен, которые, как правило, слабее, чем само зерно. В накатанных нитях зерно располагается в поперечном направлении, обеспечивая устойчивость к разрушению там, где эти силы действуют поперек зерна.
Накатка резьбы также повышает усталостную стойкость. Процесс прокатки увеличивает холодную работу и “полирует” основания и боковые части впадин резьбы. Это также улучшает чистоту поверхности и обеспечивает более однородную форму резьбы.
Диаграмма иллюстрирует разницу между нарезанной и свернутой резьбой
Рис. 2: Разрезанная нить иллюстрирует, как естественная структурная целостность материала нарушается при врезании в него, что ослабляет нить. Накатанная нить является результатом сжатия зерен в корне нити. Это новое контурное расположение зерен приводит к значительному повышению прочности, а также улучшает качество обработанной поверхности, геометрию формы и устойчивость к усталости.
Поскольку поверхностные слои прокатанной резьбы (особенно в основаниях) находятся под напряжением сжатия, затяжка и другие силы должны преодолеть эти напряжения сжатия, прежде чем растягивающие напряжения приведут к накоплению разрушения. Именно так прокатка резьбы улучшает способность резьбы противостоять этим усталостным напряжениям. (См. Рисунок 2.)
Качество, точность, чистота прокатанной резьбы, улучшенные механические свойства и экономичность производства делают этот процесс хорошей альтернативой для получения положительных результатов нарезания резьбы.
