Совершенствование инструмента и технологии накатки специальных резьб

   УДК 621.992.7:658.011.56,001.8
   ISSN 0201-7296. КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО. 1999. №2
   В.И. УРАЖДИН, канд. техн. наук; А.Г. ШЕЛЕСТ; А.В. РЕБРОВ

   Рассматривается автоматизированная система проектирования резьбонакатного инструмента, предназначенного для изготовления резьбовых изделий новых прогрессивных конструкций.

   Метизное производство — одна из отраслей промышленности с коротким циклом переработки, которая при минимальных инвестициях в течение короткого промежутка времени могла бы обеспечить конкурентоспособность продукции на мировом рынке металлоизделий.
   Основной тенденцией развития метизного производства является изготовление резьбовых изделий новых прогрессивных конструкций (самосверлящих, самоконтрящихся, многозаходных, с высоким и тонким резьбовым профилем и увеличенным шагом и т.п.), имеющих по сравнению с аналогичными гостированными изделиями меньшую (на 20—30%) массу и определенные эксплуатационные преимущества.
   Для изготовления шурупов современной конструкции требуется решить две основные технологические проблемы:
   - без потери устойчивости высадить головку увеличенного размера из проволоки, как правило, уменьшенного диаметра (по сравнению с аналогичным для тестированного профиля);
   - накатать резьбу с профилем произвольной формы, в том числе с тонким (до 40°) и нестандартным шагом.
   Для решения первой проблемы необходимо применение подпружиненного заготовительного пуансона, а для решения второй — применение специального резьбонакатного инструмента.
   Резьбонакатные плашки стандартной конструкции выполняются сборными и вследствие этого имеют низкую стойкость (500—1000 тыс. изделий). Конструкция и технология изготовления таких плашек не позволяют существенно повысить качество и модернизировать геометрию накатываемых резьб. Известна технология изготовления моноблочных плашек на универсально-фрезерном станке с использованием копирного устройства1. Однако на таком устройстве практически невоможно обеспечить необходимые точность и качество рабочей поверхности плашек и, кроме того, затруднена переналадка в случае изменения конструкции изготовляемых плашек.
   Проблема оперативного и качественного изготовления современного моноблочного резьбонакатного инструмента может быть решена только при освоении гибкого его производства на станках с ЧПУ. Для проектирования моноблочного резьбонакатного инструмента и подготовки его производства была разработана специальная автоматизированная (CAD/САМ) система, включающая следующие элементы:
   1. Дизайн резьбовой поверхности изделия, необходимый для визуализации геометрии изделия перед его запуском в производство (см. рисунок).

Эскиз резьбы шурупов 0 4x1,75 мм: а - по ГОСТ 1144—80 - 1147-80; б - по Евростандарту

   2. Расчет диаметра резьбы под накатку.
   3. Расчет конструктивных параметров и автоматическая прорисовка в системе AUTOCAD комплекта чертежей резьбонакатного инструмента.
   4. Генерация и тестирование управляющих программ (УП) для фрезерного станка с ЧПУ.
   Центральным элементом системы является генератор управляющих программ. Стандартная процедура получения УП для станков с ЧПУ состоит в том, что изделие вначале прорисовывается в каком-либо графическом редакторе, а затем по информационной базе этого чертежа генерируется соответствующая управляющая система. Для специальных резьбонакатных плашек такой метод неприемлем из-за сложности и трудоемкости прорисовки в 3d полного комплекта чертежей резьбонакатных плашек. По-этому был реализован обратный подход, когда специальная компьютерная программа создает информационную базу, а затем по ней в автоматическом режиме генерируются комплект управляющих программ и соответствующий параметрический чертеж резьбонакатного инструмента. В этом случае отпадает необходимость в прорисовке плашек в масштабе в 3d. Исходными данными для проектирования инструмента являются параметры резьбы, оборудования и некоторые технологические характеристики (фазовые параметры) инструмента.
   При таком подходе к проектированию инструмента в некоторых случаях целесообразно протестировать полученные управляющие программы. Для этого был разработан универсальный постпроцессор, преобразующий текстовый файл управляющей программы для станка с ЧПУ в соответствующий файл сценария, прорисовывающий в AUTOCADe в 3d траектории фрезы при обработке поверхности изделия.
   Система позволяет быстро и эффективно разрабатывать конструкцию и технологию изготовления инструмента для накатки не только стандартных резьб, но и специальных резьб сложной геометрии. Результаты испытаний резьбонакатного инструмента показали, что обеспечиваются высокое качество накатываемой резьбы и высокая стойкость резьбонакатных плашек - не менее 3 млн. изделий (в зависимости от типоразмера изделий, состояния оборудования и квалификации наладчика).

   Выводы.
   1. Государственный стандарт на шурупы и самонарезаюшие винты устарел, препятствует развитию производства и нуждается в переработке в соответствии с современными техническими требованиями.
   2. Отсутствие современного стандарта можно компенсировать разработкой собственных заводских нормалей.
   3. Для внедрения резьбовых изделий новых конструкций в метизное производство может быть рекомендован опыт и программное обеспечение АО КПА (г. Азов).
   4. Поскольку масса новых метизных изделий на 20—30% меньше массы аналогичных гостированных изделий, то для повышения рентабельности и стимулирования производства изделий новых современных конструкций необходим переход на реализацию этих изделий не по массе, как это принято у нас в стране, а поштучно, как это давно принято во всем мире.

1Лапин В.В., Писаревский М.И., Самсонов В.В., Сизов Ю.И. Накатывание резьб, червяков, шлицев и зубьев. Л.: Машиностроение, 1986. 228 с.