Резьбонарезные плашки.

Резьбонарезная плашка — это гайка, превращенная в режущий инст­румент путем сверления стружечных отверстий и формирования на зубьях режущих перьев передних и задних углов.

Плашки применяют для нарезания наружных резьб на болтах, вин­тах, шпильках и других крепежных деталях. По форме наружной по­верхности плашки бывают: круглые, квадратные, шестигранные, труб­ные. Для слесарных работ они делаются разрезными и зажимаются в воротках.

Самое широкое применение нашли плашки круглые, как наиболее технологичные и простые в эксплуатации. Они изготавливаются из ка­либрованных прутков быстрорежущей стали на токарных прутковых станках-автоматах.

На рис. 1 показана конструкция круглой плашки и ее основные конструктивные и геометрические параметры. К ним относятся: наруж­ный диаметр плашки D, толщина B, диаметры стружечных отверстий d_c и окружности их центров d_ц, ширина просвета с, ширина пера b, мини­мальная толщина стенки е. Геометрические параметры плашки: перед­ний угол γ, задний угол α и угол заборного конуса φ. На наружной по­верхности плашки имеются 3 или 4 конических углубления с углом при вершине 90° для крепления в воротке или кольце. На этой же поверхно­сти плашек выполнен трапециевидный паз с углом 60°, образующий перемычку толщиной m = 0,4…1,5 мм, которую после двух-трех пере­точек плашки разрезают.

Плашки устанавливаются в воротке при работе вручную или в кольце при работе на станках (рис. 2, а, б) с подвижной посадкой по наружному диаметру. Во избежание перекоса плашки оси крепежных винтов смещены относительно осей конических углублений так, чтобы надежно прижимать торец плашки к торцу посадочного гнезда. Винтом 1, входящим в паз после разрезания перемычки, и крепежными винтами 2, входящими в углубления, можно регулировать диаметры резьбы плашки после износа.

В основном плашками нарезают остроугольную крепежную резьбу диаметром от 2 до 36 мм, реже от 42 до 48 мм. Для калибровки резьб, нарезанных другими инструментами (резцами, фрезами), применяют плашки с резьбовым диаметром d=56…135 мм и выше.

Наружный диаметр плашки

D = d_ц + d_с + 2е

Диаметры d_c и d_ц рассчитываются исходя из условий свободного размещения стружки и минимальной толщины стенки е, которая задает­ся. Для плашек диаметром D = 2…52 мм рекомендуется принимать

С целью сокращения номенклатуры диаметров прутков, из которых плашки изготавливаются, и воротков (колец) для их крепления габарит­ные размеры плашек (D и В) нормализованы в виде рядов предпочти­тельных размеров.

Рабочая часть плашки состоит из двух взаимозаменяемых при изно­се заборных конусов с углом 2φ, расположенных с обоих торцов, и ка­либрующей части между ними (рис. 1).

Длина режущей части (рис. 3) вычисляется по формуле

где d₀ — диаметр входного отверстия плашки; d -внутренний диаметр резьбы; а — фаска, снимаемая с торца для лучшего захода заготовки в отверстие плашки (а=0,2…0,4 мм); h — высота профиля резьбы.

Число режущих зубьев плашки на одном заборном конусе равно

где z_с — число стружечных отверстий (перьев); Р — шаг резьбы.

По аналогии с метчиками толщина среза на одном зубе плашки

Угол заборного конуса рекомендуется брать следующим: при наре­зании резьбы в заготовках из высокопрочных материалов 2φ = 20…30°, легких цветных металлов и сплавов — 2φ = 50…70°. У стандартных плашек общего применения угол 2φ = 50°.

Число стружечных отверстий рекомендуется принимать в зависимо­сти от диапазона наружных диаметров нарезаемой резьбы d (табл. 1).

d, мм	2…5	6…18	20…30	33…48
zc	3	4	5	6

Длина режущей части из-за необходимости сокращения длины сбе­га резьбы на заготовках невелика и равна ℓ₁ = (1,5…3,0)Р. При этом у стандартных плашек толщина среза на один зуб в зависимости от шага и диаметра резьбы a_z=0,063…0,375 мм/зуб. В сравнении с метчиками это означает, что зубья плашки снимают стружки значительно большей толщины и, следовательно, работают с большими усилиями резания.

Калибрующая часть плашки предназначена для калибрования резьбы. Она влияет на направление и самоподачу инструмента в про­цессе резания. Шлифовать резьбу на ней и тем более проводить затыло­вание невозможно. Поэтому задние углы на зубьях равны нулю. Точ­ность нарезаемой резьбы из-за погрешностей, вызванных термообра­боткой, невысока — не более 6h, 8h.

Чтобы уменьшить трение на калибрующей части плашки и величи­ну искажений профиля резьбы, ее длину берут минимально возможной — обычно ℓ₂ = (3…6)P.

Геометрические пара­метры плашки.

Передний угол γ измеряется между ра­диусом, проведенным в точку режущей кромки зуба (через него проходит основная плос­кость), и касательной к перед­ней поверхности (рис. 4). Так как последняя является частью поверхности стружеч­ного отверстия, то передний угол получается очень большим. Его можно уменьшить путем срезания по передней поверхности зенкером (до термообработки) или путем подточки шли­фовальными кругами малых диаметров (после термообработки) на спе­циальных станках при удалении части перемычки, остающейся после сверления стружечных отверстий (рис. 4, а). При этом прямолиней­ный участок передней поверхности делается несколько больше, чем высота профиля резьбы, т.е. x > h. Угол заточки γ_з < γ выбирается в зави­симости от обрабатываемого материала: для твердых материалов γ_з = 10…15°, для легкообрабатываемых γ_з=20…25°, у стандартных плашек γ_з = 15…20°.

При обработке вязких материалов с целью увеличения стружечного отверстия и направления стружки в сторону подачи аналогично метчи­кам иногда после термообработки абразивными головками делают под­точку по передней поверхности режущих зубьев под углом к оси плаш­ки λ = 15° (рис. 5, а). Задний угол α_в на вершинных кромках зубьев заборного конуса получают методом затылования по архимедовой спи­рали. У стандартных плашек α_в = 6…9°. Обычно применяют осевое за­тылование, поэтому в плоскости, перпендикулярной к оси плашки, ве­личина падения затылка

а вдоль оси

k_{z ос} = k_z tgφ

Причем k_z отсчитывается на радиусе, проведенном в вершину со­седнего пера.

Одним из способов улучшения конструкции плашек является вынос режущей части на торец и оформление ее в виде конуса с прорезанными стружечными пазами (рис. 9.32, б). Преимущества такой конструкции состоят в следующем: отпадает необходимость в сверлении стружечных отверстий, создается возможность простой заточки и переточки под различными углами у и X на универсально-заточном станке, уменьшает­ся трудоемкость изготовления и создаются лучшие условия для отвода стружки. Такие плашки выпускаются некоторыми зарубежными фир­мами.

Расчет плашек.

Расчет плашек заключается в определении диаметров стружечных отверстий d_c=2r_c, диаметра окружности их центров d_ц = 2r_ц и наружно­го диаметра D плашки при заданном внутреннем диаметре нарезаемой резьбы d₁ = 2r₁. Расчетная схема представлена на рис. 6.

При расчете плашки большое значение имеет правильный выбор со­отношения ширины пера и просвета b / c . Ширина пера b должна быть достаточной для обеспечения прочности и жесткости. Именно по причине поломки перьев плашки часто выходят из строя. В то же время с увели­чением ширины перьев возрастает крутящий момент трения, сокраща­ется ширина просвета, ухудшаются условия отвода стружки. При этом возможны пакетирование и защем­ление стружки, а также поломка перьев. Поэтому рекомендуют брать отношение b / c = =0,65…0,85. При расчете также задаются значе­ниями таких параметров, как внут­ренний диаметр (радиус) резьбы d₁ (r₁), наружный диаметр плашки (предварительно) D, число перьев n = z_c (табл. 1), угол заточки γ_з, величина подточки по передней поверхности x = (1,2…1,5)h.

Для облегчения сверления стружечных отверстий и оформле­ния передней поверхности при подточке предусматривается вели­чина перекрытия окружностей с радиусами r₁ и r_с в пределах ƒ=(0,1…0,2) r_с.

На расчетной схеме (рис. 6) показана передняя поверхность плашки до заточки как часть стружеч­ного отверстия с передним углом у и прямолинейным участком x после заточки угла γ_з. При этом углы между линией центров ОО_с и радиусами, проведенными в точки A и B, обозначены соответственно ω и ω_з:

Радиус стружечного отверстия найдем из соотношения c /2 = r₁ sin ω = r_c cos(ω + γ)

Радиус окружности центров стружечных отверстий (рис. 6) вы­числим по формуле

r_c = r₁ cos ω + r_c sin(ω + γ)

После подстановки r_c из уравнения получим

r_ц = r₁[cos ω + sin ω tg(ω + γ)]

Найдем угол ω с учетом отношения b/c = sinθ_в/sin2ω≈θ_в/2ω. Так как 2ω+θ_в = 2π /n, то после подстановки и некоторых преобразова­ний найдем, что

ω=π/n(1 + b/c)

Передний угол предварительно назначает­ся в пределах γ = γ_з + (10…15)°.

В конце расчета производится проверка на допустимую толщину стенки плашки

e = 0,5(D — d_ц — d_c)

и величину перекрытия окружностей радиусов r₁ и r_с

f = 0,5(d₁ — d_ц + r_с).

Если полученные значения e и f не удовлетворяют указанным выше ограничениям, то, задаваясь их новыми значениями и отношением b/c в пределах допустимых диапазонов, по уравнениям находят новые значения r_с и r_ц с возможной корректировкой диаметра плашки D, числа стружечных отверстий z_c и угла заточки γ_з.

Окончательно эти и другие параметры плашки уточняют прочерчи­ванием ее в большом масштабе.

Измерение элементов резьбы плашки представляет большие затруд­нения. Проверка качества плашек осуществляется обычно косвенным путем: нарезанием резьбы на пробной заготовке и измерением ее пара­метров. Поэтому допуски на элементы резьбы плашек не устанавлива­ют, задаваясь ими только для плашечных и маточных метчиков, приме­няемых при изготовлении плашек.

Конструктивные особенности плашек других типов.

При нареза­нии резьбы вручную применяются плашки слесарные (рис. 7, а). Они делаются квадратными разрезными для того, чтобы в процессе ре­зания можно было регулировать диаметр в зависимости от нагрузки и производить нарезание резьбы в несколько проходов. Плашки имеют две стружечные канавки А и устанавливаются в специальных воротках — клуппах, снабженных винтами для крепления и регулировки зазора ме­жду двумя половинками плашки.

К слесарным плашкам также можно отнести и винторезную дощеч­ку (рис. 7, б), в которой находится несколько плашек с небольшим диаметром резьбы и двумя стружечными отверстиями.

Плашки трубча­тые (прогонки) (рис. 8) представляют со­бой трубу из инструментальной стали с на­резанной резьбой. Для размещения сходящей стружки со стороны переднего торца в плашке прорезаны пазы, длина которых в 2 раза больше длины нарезаемой резьбы. Стружка снимается зубьями, расположенными на заборном конусе, с углом 2φ = 50…60^о. Длина резьбы плашки ℓ = (7…8)Р и на заборной части ℓ₁ = (2,0…2,5)Р. Передний угол обеспечивается путем простой в исполнении заточки по передней грани в зависимости от свойств обрабатываемого материала и берется в диапазоне γ = 0…25^о, задний угол α создается затылованием по вер­шинным режущим кромкам, как у круглых плашек. Регулирование резьбы по диаметру производится с помощью разрезного кольца, наде­ваемого на плашку и сжимающего ее. Применяют такие плашки на револьверных станках и станках-автоматах. По сравнению с круглыми плашками они имеют следующие преимущества: 1) лучшие условия отвода стружки; 2) меньшее коробление при термообработке;

• высокая технологичность из-за простой переточки по передней грани;
• возможность регулирования диаметра резьбы при износе.
  

Недостатком трубчатых плашек является низкая точность нарезае­мой резьбы.

Плашки для конических резьб (рис. 9) применяются при нареза­нии наружных резьб в трубопроводах высокого давления. Особенности конструкций таких плашек: 1) плашки работают не напроход, а только с одной стороны, имеющей заборный конус с углом 2φ = 30…55⁰; 2) перья делают как можно меньшей ширины для снижения сил резания и трения; 3) число стружечных отверстий равно z_c = 4…7, для d=1/6.. .2″; 4) углы режущих зубьев γ = 20⁰, α = 6⁰.

Наибольшая нагрузка на плашку возникает в конце нарезания резь­бы. Во избежание поломок таких плашек необходимо применять патро­ны с предохранительным устройством от перегрузки.