RU2009750C1

RU2009750C1 - Chipfree tap

Info

Publication number: RU2009750C1
Authority: RU
Inventors: Л.М. Натапов; С.Ф. Рикман; Л.П. Шацман
Original assignee: Рикман Станислав Феликсович
Priority date: 1991-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: screw tap has biting and calibrating areas with deforming edges, peaks of which are made on radius ρ . Value of radius r at the peaks of deforming edges of the biting area of the screw tap increases in direction to calibrating area of the screw tap and is determined by formula, given in description. EFFECT: chipfree tap provides for metal and money saving production. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано при получении внутренних резьб пластическим деформированием. The invention relates to the field of metalworking and can be used to obtain internal threads by plastic deformation.

Известны бесстружечные метчики по ГОСТ 18839-73, содержащие радиусные деформирующие грани, образованные путем затылования по профилю и наружному диаметру. При этом величина затылования К, от которой непосредственно зависит размер радиуса деформирующей грани, выбирается в зависимости от диаметра инструмента. Недостаток таких метчиков - неоптимальная величина радиуса деформирующей грани. При различных параметрах метчика (помимо диаметра) - угол заборного конуса, число граней, шаг резьбы - один и тот же размер радиуса, назначенный только по диаметру инструмента, не может быть оптимальным, т. к. при этом будет разным основной параметр, влияющий на величину крутящего момента при обработке и качество обработки - так называемый угол деформации, т. е. угол между рабочей радиусной поверхностью деформирующей грани и обрабатываемой поверхностью. Угол деформации можно определить как угол между хордой рабочего участка деформирующей грани и хордой дуги окружности расположения вершин деформирующих граней, ограниченной центральным углом рабочего участка. Chipless taps according to GOST 18839-73 are known, containing radius deforming faces formed by backing along the profile and outer diameter. In this case, the amount of backing K, on which the size of the radius of the deforming face directly depends, is selected depending on the diameter of the tool. The disadvantage of such taps is the non-optimal value of the radius of the deforming face. For different parameters of the tap (in addition to the diameter) - the angle of the intake cone, the number of faces, the thread pitch - the same radius size, assigned only by the diameter of the tool, cannot be optimal, since the main parameter will be different, affecting the magnitude of the torque during processing and the quality of processing is the so-called deformation angle, i.e., the angle between the working radius surface of the deforming face and the surface to be treated. The deformation angle can be defined as the angle between the chord of the working section of the deforming face and the chord of the circular arc of the location of the vertices of the deforming faces, limited by the central angle of the working section.

Наиболее близким техническим решениям к заявляемому изобретению является метчик, который содержит радиусные деформирующие грани, величина радиуса ρ вершин которых выбирается в соответствии с его параметрами и обрабатываемым материалом. Недостаток его также заключается в том, что оптимизирующим параметром не является угол деформации. Этот угол может оказаться меньше оптимального, и тогда возрастает площадь контакта инструмента с заготовкой, увеличиваются силы трения, возрастает крутящий момент и появляются условия для выдавливания технологической смазки и заволакивания металла, ухудшения качества обработки. Превышение сверх какого-то оптимального значения величины угла деформации влечет за собой резкое увеличение крутящего момента, т. к. в этом случае очень сильно растут дополнительные деформации, связанные с изгибом волокон и значительным смещением частиц металла обрабатываемой детали в окружном направлении. The closest technical solutions to the claimed invention is a tap, which contains a radius of the deforming face, the radius ρ of the vertices of which is selected in accordance with its parameters and the material being processed. Its disadvantage also lies in the fact that the deformation angle is not an optimizing parameter. This angle may turn out to be less than optimal, and then the contact area of the tool with the workpiece increases, friction forces increase, torque increases, and conditions arise for squeezing out the technological lubricant and covering the metal, and deteriorating the quality of processing. Exceeding over some optimal value of the angle of deformation entails a sharp increase in torque, because in this case additional deformations very much increase due to the bending of the fibers and a significant displacement of the metal particles of the workpiece in the circumferential direction.

Цель изобретения - повышение качества обработки за счет исключения заволакивания металла и срывов витков образуемой резьбы и снижения усилий деформирования. The purpose of the invention is to improve the quality of processing due to the exclusion of covering the metal and breakdowns of the turns of the formed thread and reduce the forces of deformation.

Указанная цель достигается тем, что у бесстружечного метчика содержащего радиусные рабочие участки вершин деформирующих граней, ограниченные центральным углом, рабочий участок каждой последующей по ходу винтовой линии вершины деформирующей грани выполнен больше предыдущего на величину, определяемую приведенным углом деформации α между хордой дуги окружности расположения вершины деформирующей грани в пределах центрального угла и хордой рабочего участка, и находящимся в пределах α = 3. . . 8^о, а величина радиуса вершины деформирующей грани на рабочем участке определяется зависимостью
ρ =

где Р - шаг резьбы метчика, мм, φ - угол заборного конуса; град, Z - количество деформирующих граней, r - радиус расположения вершины деформирующих граней, мм, α - приведенный угол деформации, град.This goal is achieved by the fact that for a chipless tap containing the radius of the working sections of the vertices of the deforming faces, limited by the central angle, the working section of each subsequent along the helix of the top of the deforming face is larger than the previous one by an amount determined by the reduced angle of deformation α between the chord of the arc of the circle of the location of the peak of the deforming faces within the central angle and the chord of the working area, and within α = 3.. . 8 ^about , and the radius of the vertex of the deforming face in the working area is determined by the dependence
ρ =

where P is the thread pitch of the tap, mm, φ is the angle of the intake cone; deg, Z - the number of deforming faces, r - the radius of the vertex of the deforming faces, mm, α - reduced angle of deformation, deg.

Сопоставительный анализ предложенного решения с прототипом показывает, что заявляемый бесстружечный метчик отличается тем, что радиус каждой вершины деформирующих граней выбирается (определяется по математической зависимости) из условия обеспечения определенного угла деформации. Таким образом, заявляемый метчик соответствует критерию изобретения "новизна". A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the inventive chipless tap is characterized in that the radius of each vertex of the deforming faces is selected (determined by mathematical dependence) from the condition of providing a certain angle of deformation. Thus, the inventive tap meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения "существенные отличия". Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in the art did not allow them to identify signs that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criteria of the invention meet "significant differences".

На фиг. 1 показан метчик, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема обработки металла детали одной вершиной деформирующей грани заборной части метчика. In FIG. 1 shows a tap, a general view; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a diagram of processing metal parts with one vertex of the deforming face of the intake part of the tap.

Метчик состоит из рабочей части 1 и хвостовика 2. Рабочая часть состоит из двух частей - заборной 3 и калибрующей 4. В поперечном сечении резьбовой части метчик имеет вид многогранника со скругленными вершинами с количеством Z деформирующих граней на одном витке резьбы. Каждая деформирующая грань 5 имеет участок 6 (рабочий) и нерабочие участки 7. Рабочие участки 6 деформирующих граней ограничены центральным углом 2β (на фиг. 3 показана половина центрального угла β). На схеме показаны значения углов. Угол ВСА= α - приведенный угол деформации. Его образуют хорда ВС дуги окружности 2r расположения вершины деформирующей грани и хорда АС рабочего участка (радиуса ρ) деформирующей грани. Разность между дугой окружности 8 расположения вершины рассматриваемой деформирующей дуги и аналогичной дугой окружности 9 предыдущей по ходу винтовой линии грани (на фиг. 3 условно не показана) составляет превышение Δ, которое определяется по известной зависимости Δ =

, где Р - шаг резьбы; φ - угол заборной части метчика (необходимо отметить, что все положения заявки рассматриваются для случая метчиков бесстружечных, имеющих коническую заборную часть, но они безусловно применимы к метчикам, имеющим заборную часть любой формы - радиусную, параболическую и т. д. ); Z - количество деформирующих граней на одном витке резьбы.The tap consists of a working part 1 and a shank 2. The working part consists of two parts - a fence 3 and a gauge 4. In the cross section of the threaded part, the tap has the form of a polyhedron with rounded vertices with the number Z of deforming faces on one thread thread. Each deforming face 5 has a section 6 (working) and non-working sections 7. The working sections 6 of the deforming faces are bounded by a central angle 2β (half of the central angle β is shown in Fig. 3). The diagram shows the values of the angles. The ICA angle = α is the reduced angle of deformation. It is formed by a chord BC of an arc of a circle 2r of the location of the vertex of the deforming face and the chord AC of the working section (radius ρ) of the deforming face. The difference between the arc of the circle 8 of the location of the vertex of the deforming arc under consideration and the similar arc of the circle 9 of the previous face along the helix (not shown conventionally in Fig. 3) is the excess Δ, which is determined by the known dependence Δ =

where P is the thread pitch; φ is the angle of the tap sampling part (it should be noted that all the provisions of the application are considered for the case of chipless taps having a tapered sampling part, but they are certainly applicable to taps having a sampling part of any shape - radius, parabolic, etc.); Z is the number of deforming faces per thread.

Координаты точек: А(х₁, y₁); B(x₂, y₂); C(o, r).Coordinates of points: A (x ₁ , y ₁ ); B (x ₂ , y ₂ ); C (o, r).

x₁ = (r -Δ)sin β; y₁ = (r - Δ) cos β;
x₂ = r ^. sinβ ; y₂ = r^.cosβ. Уравнение АС:

=

.x ₁ = (r -Δ) sin β; y ₁ = (r - Δ) cos β;
x ₂ = r ^. sinβ; y ₂ = r ^. cosβ. AC equation:

=

.

После преобразований получаем значения коэффициентов А₁ и В₁соответственно при х и y: А₁ = r - (r - Δ) cos β; B1 = (r - Δ)sin β. Уравнение ВС:

=

.After transformations, we obtain the values of the coefficients A ₁ and B ₁ for x and y, respectively: A ₁ = r - (r - Δ) cos β; B1 = (r - Δ) sin β. BC equation:

=

.

Аналогично: А₂ = r(1 - cos β); B₂ = r^.sin β
Угол α между двумя прямыми tgα =

. Подставляя значения коэффициентов и проведя преобразования, получим:
tgα =

(1)
Из Δ ОО₁А по теореме синусов

=

; Sinβ =

, (2)
зная sin β, найдем cos β :
Cosβ =

. (3) Подставляя значения sin β и cos β в формулу (1) и проведя соответствующие преобразования и упрощения, получим значение радиуса ρ вершины деформирующей грани в зависимости от приведенного угла деформации
ρ =

или ρ =

. (4)
Эта зависимость связывает воедино все параметры метчика - шаг Р, угол заборной части φ, количество деформирующих граней Z (через величину Δ), наружный диаметр d метчика (через r), радиус вершин деформирующих граней ρ с приведенным углом деформации α. В зависимости (4) нет прямого значения только величины среднего диаметра d₂ метчика, но косвенно она выражена через наружный диаметр d, т. к. d = d₂ + 0,6 p.Similarly: A ₂ = r (1 - cos β); B ₂ = r ^. sin β
Angle α between two lines tgα =

. Substituting the values of the coefficients and performing the transformations, we obtain:
tgα =

(1)
From Δ ОО ₁ А by the sine theorem

=

; Sinβ =

, (2)
knowing sin β, we find cos β:
Cosβ =

. (3) Substituting the values of sin β and cos β into formula (1) and performing the corresponding transformations and simplifications, we obtain the value of the radius ρ of the vertex of the deforming face, depending on the reduced angle of deformation
ρ =

or ρ =

. (4)
This dependence combines all the parameters of the tap — step P, the angle of the intake part φ, the number of deforming faces Z (in terms of Δ), the outer diameter d of the tap (through r), the radius of the vertices of the deforming faces ρ and the reduced deformation angle α. In dependence (4) there is no direct value only of the average diameter d _{2 of the} tap, but indirectly it is expressed through the outer diameter d, because d = d ₂ + 0.6 p.

Выбор оптимального диапазона углов деформации α произведен на основании серии проведенных экспериментов. Для обработки резьбовых отверстий в образцах из стали 20, толщиной 6 мм, твердость НВ-134 кг/мм²были изготовлены метчики трех типоразмеров с различными радиусами ρ и соответствующими им углами α (параметры метчиков и результаты экспериментов сведены в таблицу). Испытания проводились на вертикально-сверлильном станке 2А135, скорость деформирования - 10 м/мин, СОЖ - МР - 11. Оценивались результаты испытаний по величине крутящих моментов, определявшихся на специальном динамометре. Представленные на графиках (фиг. 4) результаты экспериментов позволяют сделать вывод о целесообразности использования метчиков с углами α в диапазоне 3. . . 8^о. (56) Авторское свидетельство СССР N 1523237, кл. B 21 H 3/08, 1987.The choice of the optimal range of deformation angles α was made on the basis of a series of experiments. To process threaded holes in samples of steel 20, 6 mm thick, hardness HB-134 kg / mm ² , taps of three sizes with different radii ρ and their corresponding angles α were made (the parameters of the taps and experimental results are summarized in the table). The tests were carried out on a vertical drilling machine 2A135, the deformation speed was 10 m / min, and the coolant was MR 11. The test results were estimated by the magnitude of the torques determined on a special dynamometer. The experimental results presented in the graphs (Fig. 4) allow us to conclude that it is advisable to use taps with angles α in the range of 3.. . 8 ^about . (56) Copyright certificate of the USSR N 1523237, cl. B 21 H 3/08, 1987.

Claims

IDLESS TAPER containing a shank, intake and calibrating sections with deformed faces, the tops of which are made according to the radius, characterized in that, in order to improve the quality of the cut due to the reduction of defor mation efforts, the radius ρ value is increased at the end of the calibration section and selected by the formula
ρ =

,
where α = 3 - 8 ^o is the reduced angle of deformation;
r is the radius of the vertices of the deforming faces;
P - tap thread pitch;
φ is the angle of the intake cone;
Z is the number of deforming faces.