Использование обработки металлов давлением вместо механической обработки

Сегодня самым распространенным способом является накатка резьбы на заготовке вращающимися плашками. В отличие от винторезного станка, который при нарезке снимает стружку, накатка резьбы плашками производится только за счет изменения формы поверхности заготовки без потери материала - в этом и заключается ее принципиальная особенность.

В середине XIX в. У. Уорд из Порт-Честера (шт. Нью-Йорк) создал станок для изготовления гаек и болтов горячей ковкой. При этом способе заготовка в форме прутка нагревается до температуры около 870°С и проходит через накатанные плашки для выдавливания резьбы. Позже Уорд разработал аналогичный станок для получения резьбы методом пластическое деформации в холодном состоянии. Технологически процесс отличался только тем, что прутковая заготовка не нагревалась. Используемые в этом случае плашки должны иметь повышенную прочность, а удерживающий их станок должен быть достаточно мощным. По сравнению с горячей ковкой холодный способ позволяет получать более прочную резьбу и с меньшими отклонениями от заданных размеров. Холодная накатка в настоящее время является основным методом при массовом производстве гаек, болтов и винтов.

В конце XIX в. массовое производство крепежных деталей от станочной обработки прутковых заготовок в основном перешло на холодный способ непрерывного формообразования из проволоки или прутка. Проволока с катушки подается, скажем, в болторезный станок, который отрезает стержень нужной длины, пропускает его через ряд формообразующих штампов; на полученную заготовку болта затем накатывается резьба. Именно таким способом осуществляется сейчас массовое производство гаек и болтов.

Поперечно-винтовая прокатка в винтовых калибрах. Главная особенность и достоинство этого процесса состоит в его непрерывности при изготовлении дискретных изделий, а следовательно, в его высокой производительности и свойственной ему автоматичности. Действие станов винтовой прокатки в винтовых калибрах основано на деформации исходного круглого прутка при его ввинчивании в межвалковое пространство, образованное двумя или тремя вращающимися валками с винтовыми калибрами. Как вращательное, так и поступательное движение прутка достигаются вращением валков и соответствующим их наклоном к оси прутка. Деформация прутка при этом осуществляется за счет изменения формы витков на валках, постепенно приближающейся к требуемой конфигурации и размерам прокатываемого изделия.

Прокатка в винтовых калибрах по сравнению с широко распространенным способом накатывания резьбы поперечной прокаткой обладает тем преимуществом, что изделие обрабатывается не сразу на протяжении всей длины резьбы, а участком, движущимся вдоль оси изделия. Следовательно, этим методом можно получать резьбу на винтах неограниченной длины и практически с неограниченным шагом.

Производительность при прокатке резьбы составляет 0,3-1,2 м/мин, что в 10-20 раз повышает производительность при нарезании резьбы на токарных и резьбофрезерных станках. Экономия металла при этом достигает 10-15%. Винты, полученные прокаткой в винтовых калибрах, характеризуются более высокой прочностью и твердостью рабочей поверхности, что составляет их существенное преимущество по сравнению с винтами, изготовленными обработкой резанием.

Винтовая прокатка с меняющимся положением осей валков применяется для производства валов и осей переменного диаметра и большой длины (в среднем в 10-20 раз превышающей диаметр). Прокатка производится в горячем состоянии тремя валками конической (а) или дисковой (б) формы на ограниченном участке по длине изделия. Конец заготовки толкателем подается между валками, и он захватывается автоматическими зажимами. Валки сближаются, заготовка начинает вращаться, одновременно перемещаясь вместе с зажимом в осевом направлении. Изменение диаметра изделия во время прокатки осуществляется раздвижением или сближением валков с помощью управляемой гидравлической системы. Форма валков определяется требуемой формой вала или оси.

Формообразование осей для цепных транспортеров осуществляется непрерывно путем ввинчивания круглой заготовки в пространство, образованное между вращающимися валками, на поверхности которых сделаны ручьи по винтовой линии. При каждом обороте валков, имеющих диаметр 220 мм, определенная часть заготовки захватывается винтовым калибром и затем формуется в готовое изделие. В валках в последнем витке реборды сделаны так, чтобы происходило полное отделение изделия от остальной части заготовки. Оси имеют точные размеры и не требуют последующей механической обработки. Производительность стана, использующего этот способ, 6 - 7 тыс. осей в час. Для изготовления такого количества осей токарному автомату потребовалось бы около 40 ч, причем значительное количество металла ушло бы в стружку.

Периодические профили изготавливают всеми видами прокатки: продольной, поперечной и поперечно-винтовой. При продольной прокатке либо используют специально профилированные валки, либо насаживают на оси валков бандажи, профиль которых соответствует необходимой закономерности изменения прутка или полосы по длине. Кроме того, в процессе прокатки валки могут изменять своё межцентровое расстояние, т.е. раздвигаться и сдвигаться по определённой закономерности, придавая соответствующее изменение толщине заготовки вдоль её длины. Таким способом можно получать, в частности, клиновидные профили, в том числе, и периодические, например, для заготовок напильников.