Что такое раскатник для отверстия
Метчики-раскатники: особенности, плюсы и минусы «нарезания» резьбы раскатыванием без стружки
Метчики-раскатники, накатники предназначены для получения внутренней резьбы с ограничением – не более 4-х диаметров инструмента.
Резьбу на металлических деталях и заготовках можно получить разными способами, главное отличие раскатников – стружки при таком методе обработки нет.
Особенности раскатников (накатных метчиков):
Раскатники оптимально использовать для получения внутренней резьбы в глухих и сквозных отверстиях при обработке цветных и черных металлов и сплавов. Алюминий, мягкая латунь, медь, бронза с преобладанием меди, цинк, свинцовые сплавы, низкоуглеродистая сталь, пластичная нержавеющая и жаропрочная сталь – выбор металлов и сплавов довольно богатый.
Плюсы получения резьбы раскатыванием:
Недостатки метода нарезания резьбы раскатыванием
Везде есть свои нюансы. Бесстружное накатывание резьбы имеет недостатки и особенности:
Подведем итог:
Если условия и задачи позволяют использовать бесстружные метчики-раскатники, то выгоднее применять их.
Выбирайте нужные раскатники фирмы Wilson из быстрорежущей стали HSS-E, с износостойким покрытием TiALN на нашем сайте – по ссылке.
Ждем Ваших вопросов и заявок:
Раскатник (метчик-накатник)
Метчик-раскатник, накатник (такой метчик еще называют бесстружечным) предназначен для получения внутренней резьбы. Если традиционные режущие метчики ликвидируют избытки металла из отверстия путем нарезания отдельных витков резьбы, то накатные модели работают по принципу перемещения пластифицированных слоев с помощью резьбонакатной головки. Метод накатывания резьбы приобретает все большую популярность, а спрос на данный вид инструмента стремительно растет. Попробуем разобраться почему.
Накатники имеют множество преимуществ по сравнению с традиционными метчиками:
1) Наиболее очевидное из них состоит в том, что накатники не генерируют стружку. Навивание стружки вокруг хвостовика метчика характерно для операций нарезания резьбы в глухих отверстиях в деталях из материалов, образующих длинную стружку. Использование накатников на таких операциях позволит избежать трудностей со стружкоотводом.
2) Так как не возникают проблемы с отводом стружки, мы имеем возможность обработки резьб в глубоких отверстиях (от 3 × D и выше)
3) Резьба на выходе получается лучше, чем нарезанная – более плотная, гладкая, прочная к смятию и стойкая к износу, более точная с низкой шероховатостью поверхности (высокое качество резьбы даже на вязких металлах и сплавах).
4) Следующим плюсом накатников является их повышенная прочность и стойкость к поломке, так как в бесстружечном инструменте нет канавок это увеличивает его прочность (получаем значительное снижение брака деталей из-за поломок метчиков).
5) Высокая производительность при накатывании резьбы является одним из главных достоинств данного вида метчиков (скорость накатывания резьбы может достигать 30м/мин).
6) Раскатники боле универсальны, один тип метчика можно использовать для обработки различных материалов (алюминий, мягкая латунь, медь, бронза с преобладанием меди, цинк, свинцовые сплавы, низкоуглеродистая сталь, пластичная нержавеющая и жаропрочная сталь).
7) Один и тот же метчик-накатник может применяться как для глухих, так и для сквозных отверстий, что, в совокупности с предыдущим пунктом, может значительно сократить номенклатуру инструмента.
8) Срок службы бесканавочного метчика гораздо больше обычного благодаря длинной резьбовой части (дает возможность перетачивать метчик несколько раз) и нанесению защитного покрытия (нитрид титана, нитрид хрома, карбонитрид титана, оксидированное и другие).
Но как и любой другой инструмент, метчик-накатник имеет ряд особенностей и ограничений связанных с ними.
Начнем с того, что накатники могут использоваться только для обработки пластичных материалов. Из-за увеличенного по сравнению с традиционными метчиками трения накатники требуют более высокого крутящего момента и более мощного оборудования.
Метчики-накатники бывают с каналами для подачи СОЖ и без них. В большинстве случаев необходимо использовать технологические жидкости, при этом процент масла в них должен быть порядка 6-12%. Применение смазки на масляной основе может быть неудобным для обрабатывающих центров с ЧПУ, использующих водорастворимую СОЖ. В этой ситуации концентрацию смазки следует увеличить.
Диаметр накатных метчиков может варьироваться в пределах от 0,5 мм до 19 мм. Модели больших размеров требуют использования станков с высоким уровнем мощности.
Требуется более тщательная подготовка отверстия со строгими допусками. Поскольку накатники вытесняют материал, предварительно сформированные отверстия должны иметь больший диаметр. Это особенно важно учитывать при переходе с традиционных метчиков на накатники. При накатывании резьбы в отверстии, предназначенном под режущий метчик, вытесняемый материал будет «забивать» резьбу накатника, что приведет к поломке. Размеры предварительных отверстий приводятся в соответствующих таблицах для накатников.
Имеется ограничение по твердости обрабатываемого металла или сплава (до 40 HRC), что так же может сказаться на выборе данного вида инструмента.
При создании статьи использованы:
1) Технические руководства и каталоги Kennametal, Dormer, Pramet, Sandvik Coromant.
Накатка резьбы метчиками-раскатниками: плюсы и минусы
Резьбу на металлических деталях и заготовках можно получить разными способами, например, накаткой. В чем особенности метчиков-раскатников?
Метчики-раскатники еще называют бесстружечными и не случайно. Они предназначены для изготовления внутренней резьбы за счет вдавливания (накатки) инструмента в материал заготовки. При таком способе резьбонарезания стружка не образуется. Напротив, часть материала деформируется и выдавливается во впадины инструмента.
В отличие от традиционных машинных метчиков отличительной особенностью раскатников является отсутствие продольных канавок, которые образуют режущие кромки. Кроме того, приемный конус на метчиках-раскатниках намного короче.
Метчики-раскатники обладают множеством преимуществ по сравнению с традиционными метчиками:
1. Главной особенностью накатки резьбы является отсутствие стружки. Это решает множество проблем, возникающих при резьбонарезании традиционными метчиками. Никакого наматывания стружки на инструмент, даже при обработке глухих отверстий; никакого забивания отверстия стружкой.
В результате мы имеем низкую вероятность поломки инструмента, более высокое качество резьбы, а также возможность нарезания резьб даже в очень глубоких отверстиях – от 3xD и выше.
2. На качество резьбы также влияет структура металла – при накатке она более однородная. Резьба на выходе получается очень прочной, без шероховатостей (даже при обработке вязких материалов).
3. Повышенная стойкость к поломке обеспечивается не только отсутствием стружки, но и отсутствием самих стружкоотводных канавок на инструменте. Это значительно увеличивает прочность метчика-раскатника, и исключает возникновение брака из-за поломки инструмента.
4. Скорость накатывания резьбы может достигать 30 м/мин, чем не может похвастаться ни один машинный метчик. Это значительно увеличивает производительность операции.
5. Метчики-раскатники универсальны. Одним и тем же инструментом можно обрабатывать все доступные виды металлов, выполнять резьбу как в глухих, так и в сквозных отверстиях. Универсальность метчиков-раскатников позволяет держать в арсенале небольшое количество инструментов.
6. Срок эксплуатации метчика-раскатника в среднем вдвое дольше, чем у стандартного метчика за счет длинной резьбовой части. Это позволяет перетачивать инструмент несколько раз. Кроме того, на метчик-раскатник часто наносится защитное покрытие, что также увеличивает срок службы инструмента.
При всех своих плюсах метчики-раскатники имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать перед покупкой инструмента.
1. Из-за специфики резьбонарезания метчика-раскатник не в состоянии сделать резьбу в очень твердых материалах (твердостью свыше 40 HRC). Металл должен быть пластичным. Раскатники оптимально использовать для получения резьбы в деталях из цветных металлов, в частности из алюминия и его сплавов, из меди, латуни, цинка, а также из низколуглеродистых и выскопластичных нержавеющих сталей.
2. Нет возможности обрабатывать метчиками-раскатниками отверстия диаметром более 18мм, так как требуется большое усилие при накатке. Резьбонарезание метчиками-раскатниками в широких отверстиях возможно только на специализированном оборудовании, обладающим высоким уровнем мощности.
3. Так как метчики-раскатники вытесняют материал, то предварительно сформированные отверстия должны иметь больший диаметр. Если этого не учитывать, вытесняемый материал будет «забивать» резьбу инструмента, и он может сломаться.
4. Во время резьбонарезания обязательно использовать смазочно-охлаждающие маслосодержащие жидкости. То есть водорастворимой СОЖ не обойтись.
5. Метчики-раскатники обычно выходят дороже, чем традиционные метчики. Однако высокая производительность, универсальность и долговечность инструмента экономит немало средств. Так что, если условия и задачи позволяют использовать метчики-раскатники на производстве, то выгоднее применять их.
В каталоге компании ТИГРОТЕХ представлены износостойкие бесстружечные метчики чешского производителя Narex, покрытые нитридом титана. Наличие и стоимость можно посмотреть на сайте.
Раскатка глубоких отверстий
Шёл к завершению 1978 год, «предпоследний» год строительства коммунизма, а план поставки оборудования на экспорт мог буквально «прогореть» на кончике аргоновой горелки.
Раскатник для финишной обработки глубоких отверстий
В составе изделия была довольно сложная и чрезвычайно ответственная деталь. Заготовка этой детали выполнялась сваркой из трёх частей: фланец, труба и заглушка. К трубе с одной стороны приваривался фланец, а с другой заглушка, т.е. два кольцевых сварочных шва. Что же тут необычного? В общем-то, ничего, если бы с каждого шва не выполнялись шесть рентгеновских снимков, которые после изготовления сборки в составе тех. документации уходили заказчику как одна из многочисленных гарантий качества изделия. А неприятности, как всегда, приходят сами, без приглашения.
О причинах
Долго не могли разобраться, почему вдруг из пятнадцати отправленных на рентген деталей вернулись годными только три! Проверили рентгеновский аппарат, качество фотоплёнки, сделали анализ присадочной проволоки — соответствует сертификату, срочно провели переаттестацию сварщика — замечаний ни каких. Наконец, сделали анализ защитного газа, аргона и причина обнаружилась. Оказалось, что аргон, привезенный в баллонах последней партии, напичкан примесями сверх всяких норм.
Суетиться, выясняя причину брака, подстёгивал пункт договора о поставке оборудования заказчику не позже 31 декабря, иначе штрафные санкции, причём, совсем не в рублях.
Все на «штурм»
Пока шло выяснение и устранение источника брака, отдали приказ на изготовление максимально возможного количества злосчастных деталей, дабы выбрать, хоть сколько-нибудь и запустить в дальнейшую обработку. Решили бракованные резать по сварке и сваривать повторно под рентген, и т.д. Просчёт такой тактики выяснился на второй же день. Оснастка и инструмент для обработки на токарном станке швов под рентген имелась всего в двух экземплярах (этого достаточно, если всё хорошо), дополнительные изготавливать было уже поздно. Более того, годные детали после рентгена возвращались на эти же токарные станки, и дальнейшая обработка шла с применением той же оснастки, только с другими насадными режущими инструментами. Напомню, это глухое отверстие диаметром с большую круглую батарейку и глубиной (до заглушки) без малого метр. Казалось, что на рабочих местах не хватает только раскладушек, занятые в этой «операции» люди жили уже вне сменного графика.
Длительное время обработки
Окончательная обработка отверстия, технологически состояла из трёх или четырёх последовательных переходов:
• — зенкерование черновое (припуск 1,7 мм);
• — зенкерование чистовое (припуск 0,4 мм);
• — развёртывание (припуск 0,16 мм).
• — Если размер и шероховатость полученного отверстия в допуске, то далее шла наружная обработка, контроль ОТК и на сборку.
• — Иначе, брали ещё одну развёртку на 0,02 — 0,04 мм больше и продолжали обработку до получения требуемой шероховатости отверстия. В случае выхода диаметра за пределы допуска — деталь шла в окончательный брак.
Если уточнить, что один проход зенкером или развёрткой по времени занимает около 35 — 40 минут, то за одну полную смену успевали обработать максимум шесть или семь деталей или 14 на двух станках. Отсюда следовала задача резкого сокращения времени обработки отверстий без лишних проходов, но с гарантированным качеством.
О «капризном» инструменте
Самое неприятное в работе насадными развёртками то, что для новой (свежей) развёртки заранее нельзя предвидеть качество будущей поверхности. Очень часто мягко, легко работающая развёртка вместо «гладкого ствола» выдаёт «нарезной», идёт «враскачку». Поэтому опытные токари приберегают в тумбочке «старые» испытанные развёртки, и не спешат бежать в инструментальную кладовую за новой. Даже есть 2-3 варианта, как самостоятельно «поднять» диаметр подсевшей развёртки и вернуть её в строй годных.
Изначально было понятно, что от развёрток лучше бы отказаться, т.к. даже хорошая развёртка работает очень медленно. Да и себестоимость одной такой развёртки была 74 рубля, для тех лет — деньги не малые.
Поход в 1-й отдел
Вдвоём с другом и коллегой по водному туризму Александром Марковым, работавшим у нас в цехе технологом, выпросили у начальника цеха служебную записку и отправились в первый отдел с целью разжиться литературой. Технология обработки глубоких отверстий довольно закрытая тема (это же стволы), поэтому если такую информацию и можно было получить, то только лишь с благословения спец. органов. Вежливый дядечка, выслушав нас и, прочитав записку, сказал спокойным голосом:
-Ладно, ребятки, поможем, перезвоните недели через две.
-. Но ведь это уже после Нового Года!
— Ах, да. Праздники… Ну, тогда через месяц.
Вот, собственно, и всё, что мы узнали в секретном отделе. Через месяц уже никуда не пошли, дорога ложка к обеду.
Анализ
Самостоятельный анализ общедоступных инструментов, для обработки отверстий показал, что быстрее всех работают раскатники. Основное их применение — развальцовка трубок в решетках теплообменных установок. Достаточно простое устройство — три или пять (иногда четыре) конических ролика заключенных в корпус-сепаратор и внутри вращающийся конический стержень, на него, в процессе вальцовки опираются ролики. Это практически конический игольчатый подшипник, у которого наружной обоймой является сама трубка. Привод электрический или пневматический. Несколько оборотов обоймы с роликами и трубка прочно закреплена в решётке. Качество поверхности в месте развальцовки — почти полировка. Заманчиво попробовать развальцовкой заменить развёртку, фактически, заменить обработку резанием на пластическую деформацию.
В нашем случае, эта часть детали — труба, с толщиной стенки в заготовке около шести миллиметров. Регулируя рабочий диаметр раскатника, можно получить окончательное отверстие «переместив» излишки металла из отверстия на наружный диаметр трубы. Тем более что он обрабатывается после того, как будет готова вся внутренняя геометрия детали. Но как вальцовочную головку заставить перемещаться вдоль отверстия? Может заменить ролики шариками? Тем более что готовые шарики от подшипников имелись в изобилии. Да и площадь контакта у шарика в разы меньше, чем у продолговатого ролика, значит и требуемое для деформации усилие будет меньше. Точнее, усилие тоже, но площадь контакта шарика с поверхностью меньше, а удельное давление больше.
Решение
Часть вечера и ночи на обдумывание, прорисовку вариантов, упрощение конструкции… Утром объединили черновые эскизы и Саша, быстро и точно изготовил, подписал рабочий комплект и, вместе к старшему мастеру механического участка договариваться об изготовлении.
Возражений не последовало. Эскизы в работу мастер отдаст сам, если будут вопросы — позовёт. К обеду почти всё было готово. Две из деталей сборки отправлены на закалку и шлифовку, а сепараторы у координатчика на расточке отверстий под шарики. По опыту известно, что если развёртка идёт «в раскачку», то «нарезка» в отверстии имеет 5 или 7 заходов вне зависимости от числа рабочих лезвий на ней. Поэтому сразу делали два сепаратора — один на пять, другой на семь шариков, расположенных равномерно на окружности и в одной плоскости.
Испытания
На рисунке общий вид нового инструмента.
Три минуты и раскатник вышел на другом конце трубы (заглушки на трубе не было). Станок выключен, довольно тёплая труба в руках, взгляд в отверстие на просвет в позе «астронома»… Почему-то сразу вспомнился детский калейдоскоп с цветными стёклышками. Сейчас только стёклышек и не хватало: стенки трубы только при пристальном рассмотрении отличались от зеркала! Собрался рабочий люд, всем хотелось посмотреть, пощупать и выразить удовлетворение и посетовать на то, что от зенкера всё равно никуда не деться. Точку поставил старший мастер:
— Так. Сейчас делаешь одну деталь, проходишь раскатником и в ОТК. Не зависимо от результата — свободен. Домой! Завтра с утра разберёмся…
Сказано — сделано. Обработал, протер деталь и отнес в ОТК. Убрал рабочее место и отправился домой, спать.
О результатах
Подробностей обсуждения эксперимента с раскаткой «на верху» не знаю, не посвящали. Но, уже утром, прямо на рабочей тумбочке, ведущий это изделие технолог внес исправления в технологический процесс, разрешающие альтернативное использование раскатника. В этот день удалось обработать и провести через ОТК семнадцать деталей, успешно прошедших рентген (17, Карл!). Геометрия отверстия получалась безупречной. Даже на тех деталях, где после чернового зенкера и черновой развёртки, просматривался «нарезной ствол».
Привезли новые баллоны с аргоном, брак по сварке закончился, и за три или четыре дня до Нового года вся партия изделий ушла заказчику.
Как это реализовано
А ниже – подробности устройства раскатника. Заинтересованный читатель может понять, как это устроено, а так же применить у себя, при необходимости.
Это раскатывающая головка, практически, в натуральную величину.
«Хвостовая» часть с конусом Морзе и механизмом регулирования размера.
Головка в сечении и (справа) её радиально-упорный подшипник
«Хвостовая» часть в сечении.
Примерно месяц спустя, когда страсти улеглись, спешить уже было некуда, а новый год только начался, поступило распоряжение вернуться к обработке отверстия развёртками. Обнаружился нежелательный эффект. Ну! А как же без ложки дёгтя!?
Без дёгтя – никуда!
У детали, выполненной из нержавеющей стали, после уплотнения поверхности шариками, повышались магнитные свойства (Альфа-фаза). Изменения не очень большие, но иногда они выходили за пределы допуска, а это опять брак. Говорили преподаватели: — «Учите материаловедение!» Подозреваю, что в ОТК (и «наверху») это было известно практически сразу, однако, расплата за невыполнение плана была выше, чем магнитные свойства. Интересно, а военпред знал.
Дорога в столицу
Освободившийся от работы раскатник с подачи БРИЗ перекочевал в «Дом техники» на Невский проспект, а потом, уже летом, в компании с другими экспонатами предприятий Ленинграда, на ВДНХ в столицу.
Раскатнику на замену
Было бы совсем странно, привыкнув к «скоростной» обработке, опять вернуться к разверткам и непредсказуемости результата. Поэтому, у нас с другом, что называется «еще было». Не зря же мы усиленно штурмовали предновогоднюю задачу! Выход простой — новые эскизы, чертежи, справочники…
И новый, теперь уже режущий, инструмент вместо «старых» разверток. Разница лишь в том, что спешить было не зачем.
Так появился на свет, то ли зенкер, то ли развертка. По виду — зенкер, а по сути — развертка. Типичное объединение альтернативных систем. О нем отдельное повествование.
Послесловие
А здесь добавлю, что «обещанный коммунизм» наступил и, продолжался целую неделю. Нас двоих, меня и Сашу командировали на ВДНХ. Причем, абсолютно на народные деньги (т.е. даром), на полном пансионе. Представлять интересующимся свои инструменты, слушать лекции, гулять по столице, примерять новенькие медали ВДНХ.
Е. Веселов, 1979г.
Оправки для обкатки наружных поверхностей и раскатки отверстий
Гидравлический обкатник. Как известно, качество поверхности после обкатки зависит от силы прижима обкатного ролика к обрабатываемой поверхности. В обкатниках эта сила регулируется пружинами, недостатком которых является отсутствие устройства, показывающего фактическое ее значение.
Новаторами Ю. М. Титовым и П. Ф. Константиновым разработан и внедрен гидравлический обкатник (рис. 151), оснащенный динамометром. В корпусе 3 обкатника имеются цилиндрическая камера, заполненная жидкостью, и подпружиненная оправка 5, являющаяся поршнем.
В радиальном отверстии корпуса вмонтирован динамометр 2. На оправке закреплены вилка 6 с установленным в ней на подшипниках накатным роликом, фиксатор 4, предотвращающий поворот оправки. На станке обкатник закрепляется приваренной к корпусу планкой 1.
Рис. 151. Гидравлический обкатник
Обкатник подводится к детали до касания поверхностей ролика и обрабатываемой поверхности. Подача обкатника продолжается до достижения необходимого давления, которое определяется опытным путем, после чего включается продольная подача.
Благодаря точной фиксации силы прижима ролика к обрабатываемой поверхности достигаются высокое качество и стабильность обработки.
На рис. 152 показаны двухроликовые регулируемые раскатники, устанавливаемые в соответствующие державки с возможностью самоустанавливаться в радиальном направлении. Раскатник для больших отверстий (рис. 152, а) состоит из трех основных узлов: левого роликодержателя 2, промежуточной вставки 4 и правого роликодержателя 5. Левый роликодержатель и промежуточная вставка соединены винтами 3 и могут раздвигаться в пределах, допускаемых размерами пазов на вставке. Правый роликодержатель установлен на направляющих в пазу вставки и может перемещаться с помощью механизма тонкой регулировки, конструкция которого показана на малом раскатнике (рис. 152, б). Этот механизм состоит из регулировочного винта 8, расположенного в выборке правого роликодержателя 11, и стягивающих винтов 9. Перемещение роликодержателя 7 на требуемую величину регулировки производится винтом 8. В отрегулированном положении роликодержатель поджимается с помощью винтов 9, Винт 10 фиксирует положение винта 8. Ролики 1 в обоих раскатниках находятся на осях 6 в торцевых пазах роликодержателей.
Рис. 152. Двухроликовые регулируемые раскатники
Новая конструкция раскатников расширяет их технологические возможности, повышает качество обработки деталей.
Новаторами И. М. Поспеловым и Н. Е. Столяровым разработаны и внедрены 8 типоразмеров регулируемых роликовых раскатников, конструкция которых показана на рис. 153. Они позволяют производить обработку отверстий от 12 до 46 мм.
Раскатник имеет неподвижную оправку 2, на которую надет сепаратор 3 с коническими роликами 1, контактирующими с конусной поверхностью оправки. На сепараторе установлен упорный шарикоподшипник 6, фиксированный разрезным кольцом 10. Своим внешним кольцом подшипник упирается в стакан 8, соединенный с оправкой резьбой, и может регулироваться в осевом направлении. Сепаратор с подшипником постоянно прижат к торцу стакана пружиной 4, которая другим своим торцом упирается в дно кожуха 5, закрепленного на стакане винтами 7. Положение стакана на оправке контрится гайкой 9.
Для регулировки диаметра раскатки необходимо ослабить гайку 9, повернуть стакан на расчетный угол и зажать гайку. При повороте стакана последний сместит сепаратор с роликами, при этом изменится диаметр, охватывающий ролики. Диапазон регулировки диаметра раскатки — 0,3 мм.
Применение раскатников описанной конструкции позволяет получать упрочненную поверхность отверстий и на один-два класса уменьшает шероховатость поверхности.
Рабочие чертежи — КД—81-616-40.
Рис. 153. Регулируемые роликовые раскатники