Різець для нарізання зовнішньої трикутної циліндричної різьби

Реферат: Винахід належить до машинобудування, зокрема до високопродуктивного нарізання зовнішньої трикутної циліндричної різьби підвищеної точності. Різець містить державку та різальну частину з лівою та правою прямолінійними різальними кромками і радіусною різальною кромкою між ними. Передній кут різця не дорівнює нулю і може набувати як додатних так і від'ємних значень. Кут профілю різальної кромки 1 між лівою та правою прямолінійними різальними кромками не дорівнює куту профілю різьби, яку нарізають цим різцем, причому його величину визначають в залежності від геометричних параметрів різьби, яку нарізають. Технічний результат забезпечення підвищення точності профілю різьби, яка нарізається. UA 109077 C2 (12) UA 109077 C2 UA 109077 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до різьбонарізних інструментів і може застосовуватися у машинобудуванні для високопродуктивного нарізання зовнішньої трикутної циліндричної різьби підвищеної точності. Відомий різець, який містить державку та різальну частину, яка складається із симетричних відносно осі різця прямолінійних різальних кромок з кутом у плані  , що спряжені радіусною різальною кромкою з радіусом рівним радіусу впадини різьби, причому кут у плані  рівний куту профілю при вершині різьби  , а передній кут  рівний нулю [1]. Недоліком конструкції цього різця є те, що при нарізанні зовнішніх різьб виникають значні сили різання, які призводять до зменшення стійкості різця, зниження продуктивності різьбо нарізання, а також зниження точності нарізання різьби. Найбільш близьким до винаходу є вибраний за прототип різець для нарізання зовнішньої трикутної циліндричної різьби з кутом профілю  , який містить державку, різальну частину з лівою та правою прямолінійними різальними кромками, які утворюють кут профілю різальної кромки 1 , який рівний куту профілю різьби  та радіусною різальною кромкою між ними, радіус якої рівний радіусу впадини різьби r1 , а передній кут  різця відмінний від нуля [2]. Недоліком вказаного різця є те, що за умови, при якій кут профілю різальної кромки 1 дорівнює куту профілю різьби  та передній кут різця  , відмінний від нуля, при нарізанні цим різцем різьби отриманий кут профілю різьби не відповідає теоретичному куту профілю різьби  , що призводить до зниження точності різьби, яка нарізається. В основу винаходу поставлено задачу створити такий різець для нарізання зовнішньої трикутної циліндричної різьби, в якому нове виконання лівої і правої різальних кромок забезпечує кут профілю різальної кромки 1 відмінний від кута профілю різьби  і за рахунок цього підвищити точність профілю нарізаної різьби. Поставлена задача вирішується тим, що у конструкції відомого різця для нарізання зовнішньої трикутної циліндричної різьби шляхом виконання різальної частини згідно з винаходом у вигляді прямолінійних лівої та правої різальних кромок різця, які не відповідають профілю різьби, яку нарізають різцем, причому кут профілю різальної кромки різця 1 не дорівнює куту профілю різьби  , а величину цього кута різця визначають за формулою:   P , 1  2arctg  2(H        b   де P - крок різьби, мм; H - висота вихідного профілю різьби, мм; d ( 2  r1 )  sin2  , мм;   2 (1  cos  ) d ( 2  r1 )2  sin2  2 , мм; b  2 d d  d  ( 1  r )  ( 1  r )2   ( 2  r1 )  sin   2 2  2  d2 - внутрішній діаметр різьби, мм;  - передній кут різця, град (приймається по модулю); d1 - зовнішній діаметр різьби, мм; r1 - радіус при вершині різця, рівний радіусу впадини різьби, мм; r - радіус при вершині різьби, мм. Запропоноване виконання різальної частини різця дозволяє підвищити точність нарізання профілю зовнішньої трикутної циліндричної різьби цим різцем. Порівняльний аналіз з найближчим аналогом [2] показує, що заявлений різець для нарізання зовнішньої трикутної циліндричної різьби відрізняється наявністю нового виконанням прямолінійних різальних кромок та кутом 1 між ними. 1 UA 109077 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Таким чином, заявлений різець для нарізання зовнішньої трикутної циліндричної різьби відповідає критерію винаходу "новизна". Порівняння заявленого рішення не тільки з найближчим аналогом [2], але й з іншими технічними рішеннями в даній галузі науки і техніки, не дозволило виявити у них ознак, які відрізняють заявлене рішення від найближчого аналога. Це дозволяє зробити висновок про його відповідність критерію "винахідницький рівень". Заявлений винахід пояснюється кресленнями на яких зображено: Фіг. 1 - Різець для нарізання зовнішньої трикутної циліндричної різьби, загальний вигляд; Фіг. 2 - Вид А на Фіг. 1 (передній кут  різця); Фіг. 3 - Вид Б на Фіг. 1 (кут профілю різальної кромки 1 різця); Фіг. 4 - Схема взаємодії різальної кромки різця із різьбою; Фіг. 5 - Розріз В-В на Фіг. 4. Як показано на кресленні (Фіг. 1) різець для нарізання зовнішньої трикутної циліндричної різьби містить державку 1 та різальну частину 2 з лівою 3 та правою прямолінійними різальними кромками 4 і радіусною різальною кромкою 5 між ними. Передній кут  різця (між передньою площиною 6 та основною площиною 7) не дорівнює нулю і може набувати як додатніх так і від′ємних значень (Фіг. 2). Кут профілю різальної кромки 1 між лівою 3 та правою прямолінійними різальними кромками 4 (Фіг. 3) не дорівнює куту профілю  різьби, яку нарізають цим різцем, а величину цього кута визначають за формулою у залежності від геометричних параметрів різьби, яку необхідно нарізати (фіг. 4, 5):   P , 1  2arctg  2(H        b   де P - крок різьби, мм; H - висота вихідного профілю різьби, мм; d ( 2  r1 )  sin2  , мм;   2 (1  cos  ) d2 - внутрішній діаметр різьби, мм;  - передній кут різця, град (приймається по модулю); d1 - зовнішній діаметр різьби, мм; r1 - радіус при вершині різця, рівний радіусу впадини різьби, мм; r - радіус при вершині різьби, мм. Нарізання зовнішньої трикутної циліндричної різьби заявленим різцем здійснюється наступним чином. Геометричні розміри різця розраховують за формулами наведеними вище у залежності від геометричних параметрів різьби, яку необхідно нарізати цим різцем (фіг. 4, 5). Різець (Фіг. 1-3) своєю державкою 1 нерухомо закріплюють в різцетримачі токарногвинторізного верстата (на кресленні не зображений). Заготовка 6, на якій нарізається різьба, встановлюється у патроні, або центрах токарно-гвинторізного верстата (на кресленні не зображений). Вершина 5 різця встановлюється на рівні центрів деталі, на якій нарізають різьбу (Фіг. 4, 5). Згідно з розрахованими за емпіричними формулами або вибраними із нормативних 1 документів режимами різання заготовці 8 надається обертання навколо осі із частотою n (хв ), а різцю повздовжня подача Sоб  P рівна величині кроку різьби (мм/об) у випадку нарізання однозахідної різьби або величині ходу багатозахідної різьби Sоб  kP , де k - кількість заходів (ниток) різьби. P - крок різьби, мм; Винахід пояснюється конкретними прикладами розрахунку параметрів різця для нарізання зовнішньої трикутної циліндричної різьби. Геометричні параметри профілю різьби та її розміри взяті зі стандарту [3] і представлені в табл. 1. 2 UA 109077 C2 Таблиця 1 Параметри різьби Крок різьби P , мм Висота вихідного профілю H , мм Профіль Кут профілю  , град Кут нахилу сторони профілю  / 2 , град різьби Радіус заокруглення вершини профілю r , мм Розмір різьби Зовнішній діаметр різьби 114 108,5 r1 , мм d1 мм Приклад 2 3.175 2,750 60 30°±1°15' 0,508 0,432 508 499 112,1 Радіус заокруглення впадини профілю Умовний діаметр труби, мм Внутрішній діаметр різьби d2 , мм Приклад 1 3.175 2,750 60 30°±1°15' 0,508 0,432 502,6 Отримані результати розрахунку кута профілю різальної кромки різця формулами, наведено у табл. 2. 1 за вище згаданими 5 Таблиця 2 Параметри Різця Передній кут  різця, град Кут профілю різальної кромки 1 різця, град Різець відомий [2] заявлений Приклад 1 Приклад 2 Приклад 1 Приклад 2 8° 20° 8° 20° 60° 60° 59°30' 57° Профіля Не дорівнює Не дорівнює Кут профілю  різьби, град Дорівнює 60° Дорівнює 60° різьби 60° 60° 10 15 20 25 30 Як видно із табл. 2 кут профілю різальної кромки 1 у відомому різці [2] відповідає куту профілю різьби  , а у заявленого різця не відповідає: для різьби діаметром 114 мм становить 59°30', для діаметра 508 мм - 57° відповідно. Контроль профілю нарізаної різьби відомим різцем [2] показав, що величина кута не дорівнює 60°, а різьби нарізаної заявленим різцем становить 60°, що відповідає стандарту [3]. Таким чином заявлений різець для нарізання зовнішньої трикутної різьби забезпечує нарізання різьби підвищеної точності профілю різьби у порівнянні із відомим 2, вибраним за прототип. Крім цього, використання заявленого різця для нарізання різьб на трубах нафтогазового сортаменту дозволяє підвищити герметичність різьбових з'єднань. Джерела інформації: 1. Резцы. Конструкция и размеры. Часть 1. БЗ 11-2002. ГОСТ 18885-73. Межгосударственный стандарт. Резцы токарные резьбовые с пластинами из твердого сплава [Текст]. Государственным комитетом стандартов Совета Министров СССР от 8 июня 1973 г. № 1429. Ограничение срока снято постановленим Госстандарта СССР 12.02.81 № 655. -М.: "Издательство стандартов", 2002-148 с. С. 141-144. 2. Фомин Е.В. Повышение стойкости и точности резьбовых резцов на основе моделирования процесса резьбонарезания [Текст]: дис. … канд. техн. наук: 05.03.01: защищена 22.03.07: утв. 24.09.07 / Фомин Евгений Владимирович - М., 2007. - 206 с. - Библиогр.: с. 194202. - 003653715. С.25-26, 63-66, 174. 3. ГОСТ 632-80. Межгосударственный стандарт. Трубы обсадные и муфты к ним [Текст]. Разработан и внесен Министерством черной металлургии СССР, нефтяной промышленности СССР. Утвержден и внесен в действие постановленим Государственного комитета СССР по стандартам от 05.06.80 № 2578. Взамен ГОСТ 632-64. Издание (апрель 2010 г.) с Изменением № 1, № 2, № 3, № 4 утвержденными в октябре 1082 г., январе 1986 г., январе 1988 г., мае 1989 г. июле 1992 г. (ИУС 2-83, 5-86, 4-88,8-89); М.: "Стандартинформ", 2010. - 75 с. С 27. 3 UA 109077 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Різець для нарізання зовнішньої трикутної циліндричної різьби з кутом профілю  , який містить державку, різальну частину з лівою та правою прямолінійними різальними кромками, які утворюють кут профілю різальної кромки різця 1 , та радіусною різальною кромкою між ними, r1 , а передній кут  різця відмінний від нуля, який відрізняється тим, що кут профілю різальної кромки різця 1 не дорівнює куту профілю різьби  і складає:   P 1  2arctg  2(H     )  ,   b   де P - крок різьби, мм; H - висота вихідного профілю різьби, мм; d ( 2  r1 )  sin2    2 , мм; (1  cos  ) d ( 2  r1 )  sin2  2 , мм;   радіус якої рівний радіусу впадини різьби 10 b ( 15 d1 d  d   r )  ( 1  r )2   ( 2  r1 )  sin   2 2  2  2 d 2 - внутрішній діаметр різьби, мм;  - передній кут різця, град; d1 - зовнішній діаметр різьби, мм; r1 - радіус при вершині різця, рівний радіусу впадини різьби, мм; r - радіус при вершині різьби, мм. 4 UA 109077 C2 5 UA 109077 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6