2.1 Общие сведения

Круглая плашка представляет собой гайку, сопряженную с нарезаемой резьбой, превращенную в режущий инструмент путем прорезания стружечных канавок и затылования зубьев. Она служит для нарезания наружной резьбы. Плашка не может нарезать резьбу высокой точности, так как после термической обработки в ее резьбе невозможно устранить возникшие при этом искажения шага, угла профиля. Однако из-за дешевизны и несложной эксплуатации плашки получили широкое распространение. Число стружечных отверстий у плашек колеблется от 3 до 7 для резьб диаметром от 2 до 52 мм. Большое влияние на работу плашки оказывает ширина зуба. С увеличением ширины зуба увеличивается прочность и жесткость, плашка лучше центрируется и самозатягивается при работе. Однако большая ширина зуба приводит к повышенному трению, ухудшает отвод стружки и ее размещение в канавках, что может вызвать поломку плашки.

2.2 Наружный диаметр плашек

Наружный диаметр плашек Dп зависит от размера нарезаемой резьбы, диаметра стружечных отверстий dc и других конструктивных элементов плашек. С увеличением диаметра стружечных отверстий улучшаются условия отвода и размещения стружки, уменьшается опасность поломки зубьев. Одновременно увеличивается наружный диаметр плашки D_п и уменьшается ширина перьев - m. Это влечет за собой увеличение коробления резьбовых поверхностей плашки при термообработке, повышенный расход материалов как на изготовление плашек, так и плашкодержателей, патронов и т. д. При назначении наружного диаметра D_n необходимо стремиться к тому, чтобы плашками с одинаковым D_n можно было нарезать резьбы нескольких диаметров. Это способствует сокращению типоразмеров плашкодержателей и технологической оснастки для изготовления плашек.

Рекомендуемое значение наружного диаметра и других параметров круглых плашек для диаметра резьбы 20 мм выбираем согласно согласно ГОСТ 9740-71. Номинальный наружный диаметр резьбы равен номинальному наружному диаметру резьбы болта (D = d).

Номинальный средний диаметр вычисляется по формуле

= (2.1)

Номинальный внутренний диаметр

(2.2)

2.3 Режущая часть

Режущая часть плашек формирует профиль резьбы по одинарно-генераторной схеме резания. Каждый режущий зуб срезает стружку разной ширины и одинаковой толщины, как и при резьбонарезании метчиками. Угол заборного конуса ц при принятых шагах резьбы и количестве перьев Z определяет толщину стружки. По ГОСТ 9740-71 установлено значение угла ц = 45° для резьбы d > 20 мм.

Для обеспечения направления плашки при заходе на заготовку, диаметр конуса на торце плашки Dт должен быть больше наружного диаметра d нарезаемой резьбы на 2Дt = 0,1...0,5 мм, т. е.

. (2.3)

Взаимосвязь длины режущей части l₁ и угла ц определяется по формуле

(2.4)

где D₁ - внутренний диаметр резьбы плашки.

2.4 Калибрующая часть плашек

Формирование резьбового профиля заканчивается при вступлении в работу первых зубьев калибрующей части, что можно назвать "калиброванием" резьбы. Остальные калибрующие зубья выполняют функции центрирования и подачи инструмента. Для выполнения этих функций достаточно иметь калибрующую часть из трех-четырех ниток. Увеличение длины l₂ приводит к возрастанию деформации перьев плашки при термообработке, из-за чего уменьшается точность резьбы; одновременно ухудшаются условия отвода стружки.

Исходя из условий термообработки и учитывая основной способ переточки плашек (по передней поверхности), длину калибрующей части принимают равной:

(2.5)

Общая длина рабочей части плашки определяется по формуле:

(2.6)

2.5 Толщина плашки

Толщина плашки Н, как и наружный диаметр Dп, унифицирована с целью сокращения количества размеров заготовок для изготовления плашек, а также патронов и плашкодержателей. Толщина плашки выбирается из условия размещения достаточного количества ниток на режущей и калибрующей частях. С этой точки зрения достаточно принять толщину плашки (6-9)Р, что обычно выдерживается для резьб с крупным шагом.

Для резьб с мелкими шагами с учетом унификации размера Н допускается увеличение длины рабочей части l до (9-14)Р.

(2.7)

При этом в зависимости от ближайшего значения размера Н принимается или Н = l, или плашка изготавливается с выточкой глубиной а₁ = Н - l (см. рис.1.2).

Рисунок 2.1 Конструкция плашки с выточкой

Диаметр этой выточки равен:

(2.8)

где d_с - диаметр стружечных отверстий;

d_ц - диаметр окружности, на которой расположены оси отверстий.

2.6 Стружечные отверстия

Стружечные отверстия круглых плашек являются важным конструктивным элементом. Их диаметр - d_с, диаметр окружности d_ц, на которой расположены оси отверстий, и количество перьев - Z определяют ряд важных конструктивных параметров плашки: передний угол г, ширину пера m ,размер е и др. (рис. 1.2).

При определении количества перьев (стружечных отверстий) - Z, диаметров d_с, d_ц необходимо обеспечить:

1) лучшее образование и отвод стружки, оптимальный передний угол гв в пределах высоты профиля нарезаемой резьбы (см. рис. 2);

2) достаточное пространство для свободного размещения стружки;

3) достаточную прочность стенки плашки (размер е);

Рисунок 2.2 Конструктивно-геометрические параметры плашки

Диаметр стружечного отверстия d_с желательно выбирать максимально допустимым, чтобы обеспечить лучшие условия для размещения стружки. При принятом наружном диаметре плашки D_п, диаметр стружечного отверстия d_c ограничен толщиной стенки е и перекрытием f. Для обеспечения прочности плашки размер е выбирают в пределах

(2.9)

Из рис. 2.2 следует

, (2.10)

Откуда

(2.11)

Диаметр d_Ц определяется по формуле

(2.12)

Окончательное формирование стружечных отверстий осуществляется заточкой плашки по передней поверхности зубьев. Для плавного схода стружки на передней поверхности не должно быть уступов и резких переходов. Рекомендуемые значения передних углов г_в в плоскости, перпендикулярной оси плашки приведены в ГОСТ 25557-80. Передний угол г_N в сечении, перпендикулярном главному режущему лезвию, определяющий условия резания, связан с расчетным углом г_в зависимостью

(2.13)

Возможны два случая: передняя поверхность плашки криволинейная и прямолинейная. Предпочтительной является прямолинейная поверхность. Однако процесс заточки криволинейной поверхности плашки осуществляется проще и быстрее, чем прямолинейной. Диаметр шлифовального круга при заточке криволинейной поверхности значительно больше, чем при заточке прямолинейной, и обычно принимается на 1 мм меньше диаметра стружечного отверстия d_С.

2.7 Количество и ширина перьев плашки

Ширина пера плашки оказывает существенное влияние на ее работоспособность. С увеличением ширины пера m (см. рис. 2.2) плашка лучше центрируется и направляется, улучшаются условия для самоподачи, увеличивается запас на переточки. С другой стороны, увеличиваются силы трения между витками нарезанной резьбы и калибрующей частью плашки, а также погрешности профиля зубьев, уменьшается просвет С и, как следствие, повышается опасность защемления стружки и поломки плашки.

Ширина пера m должна быть меньше просвета С. Рекомендуется выдерживать соотношение m/С = 0,6...0,8. Количество перьев плашки (стружечных отверстий) выбирается по ГОСТ 2557-80. Ширина просвета определяется по формуле

(2.14)

где .

Зная ширину просвета С, ширину пера m можно найти по зависимости

(2.16)

Задний угол бв получают затылованием режущей части плашки. Значение заднего угла в плоскости, перпендикулярной оси плашки, должно находиться в пределах 6...9°, на калибрующей бв = 0°. Взаимосвязь между задним углом бв и падением затылка К определяется по формуле:

(2.17)

Из условий прочности минимальная ширина пера плашки должна быть не менее шага нарезаемой резьбы, остальная часть ширины пера идет на переточку, т. е. m = P+Дm·i=1+0,4·7=3,8, где Дm = 0,25…0,6 мм - припуск, снимаемый при переточке; i - количество переточек, ориентировочно i = 4…10.

Приведенные интервалы значений d0, b1,q, C1 необходимо уточнять исходя из конструктивных соображений и рекомендаций ГОСТ 9740-71.

2.8 Выбор материала

Ввиду того, что прошлифовать резьбовой профиль плашек после термической обработки невозможно, их изготавливают из легированных сталей ХГСВ и 9ХС по ГОСТ 5950-2000. Эти стали имеют более низкую температуру закалки, чем быстрорежущие стали, поэтому не происходит оплавление лезвий зубьев. При закалке этих сталей меньше коробление, чем у других инструментальных сталей. Допускается изготовление плашек из быстрорежущих сталей. При этом необходима доводка резьбового профиля специальными притирами.

Из экономических соображений, для изготовления плашки выбираем сталь ХГСВ.

Таблица 2.1 Конструктивные и геометрические параметры плашек

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДИСКОВОЙ МОДУЛЬНОЙ ФРЕЗЫ