Изготовление ходовых винтов. Служебное назначение, технические требования и заготовки ходовых винтов.

Ходовые винты в металлорежущих станках предназначены для преобразования вращательного движения в поступательное прямолинейное перемещение при помощи связанной с ним гайки различных деталей и узлов станка с требуемой точностью.

Ходовой винт включается в размерную цепь технологической системы, определяющей точность перемещения суппорта, а, следовательно, точность обработки.

Профиль резьбы ходовых винтов может быть трапецеидальный, треугольный, прямоугольный. Наибольшее распространение получила трапецеидальная резьба, т.к. технология ее изготовления проще и обеспечивается возможность регулирования осевых зазоров. При прямоугольной резьбе погрешности перемещения, обусловленные радиальным биением ходового винта, будут меньше, чем у трапецеидальной резьбы и поэтому она применяется в точных передачах.

Резьбы нормальной и пониженной точности изготовляют с нормальным и крупным шагом, резьбы высокоточных станков – с мелким шагом для снижения деформации, а тем самым погрешности перемещения.

Исходя из служебного назначения, различают 5 классов точности ходовых винтов: 0, 1, 2, 3, 4. Винты нулевого и первого класса применяют в резьбошлифовальных, высокоточных токарно-винторезных, координатно-расточных, координатно-шлифовальных станках. Резьбы второго класса точности – в токарно-винторезных станках повышенной точности, токарно-затыловочных и других станках. Резьбы третьего класса – в токарно-винторезных, зубофрезерных и других станках. Резьбы четвертого класса – в консольно-фрезерных и других станках.

Основные технические требования на изготовление ходовых винтов определяются классом точности.

Например, основными техническими требованиями при изготовлении ходовых винтов нормальной точности (3 класса точности) являются:

1. Допускаемая ошибка шага не более  0,012 мм.

2. Наибольшая накопленная ошибка шага не более 0,03 мм на длине 300 мм и не более 0,08 мм на всей длине резьбы.

3. Допускаемая овальность сечения, соответствующая среднему диаметру резьбы при длине винта 1 - 2 м не более 0,15 мм, при длине 2 - 4 м не более 0,2 мм.

4. Отклонение половины угла профиля резьбы при шаге 6 – 10 мм не более 25’, при шаге 3 – 5 мм не более 30‘.

5. Радиальное биение наружной поверхности резьбы относительно оси вала не более 0,2 мм.

6. Шероховатость рабочих поверхностей резьбы Ra = 1,6 – 0,63 мкм.

К материалам ходовых винтов предъявляются повышенные требования по однородности и стабильности структуры, высокой износостойкости, хорошей обрабатываемости.

Нетермообрабатываемые винты станков нормальной точности (3 класс) изготовляют из среднеуглеродистой стали А40Г с добавлением серы для улучшения обрабатываемости и снижения шероховатости и стали 45 с добавлением свинца для улучшения обрабатываемости.

Термообрабатываемые ходовые винты высокоточных станков изготовляют из инструментальных сталей У10А и У12А, характеризуемых небольшими деформациями после термообработки. Упрочняемые азотированием ходовые винты изготовляют из легированных сталей, например 18ХГТ и др.

Гайки ходовых винтов изготовляют из бронзы.

Заготовки получают резкой горячекатанного или калиброванного проката. Биение заготовок ходовых винтов не должно превышать 0,5 мм.

Технологический маршрут изготовления ходовых винтов.

За технологические базы на большинстве операций обработки винтов принимают поверхности центровых отверстий.

Для снижения деформаций ходовых винтов длиной больше 1 метра от сил резания и собственного веса предусматривается дополнительная двойная направляющая технологическая база под люнет, получаемая обтачиванием с последующим шлифованием.

Технологический маршрут изготовления ходовых винтов третьего класса точности станков типа 16К20 из калиброванного проката включает в себя следующие основные этапы:

1. Подрезание торцов, снятие фасок и зацентровка (обычно за два установа).

2. Протачивание малой шейки и прорезка канавки для выхода шлифовального круга.

3. Протачивание шейки для захода резьбы.

4. Предварительное шлифование большой опорной шейки.

5. Черновое нарезание резьбы.

6. Получистовое нарезание резьбы.

7. Окончательное шлифование большой опорной шейки.

8. Контроль прямолинейности винта и при необходимости его правка. Допускаемое биение 0,05 мм.

9. Окончательное нарезание резьбы.

10. Окончательное шлифование малой опорной шейки.

В технологическом маршруте может предусматриваться неоднократная правка винта для обеспечения требуемой прямолинейности. Однако правка может вызывать перераспределение остаточных напряжений, что, в свою очередь, может вызвать деформацию изготавливаемого ходового винта.

Токарная обработка наружных поверхностей ходового винта аналогична обработке валов.

Нарезание резьбы на ходовых винтах может производиться резьбофрезерованием, вихревым нарезанием, нарезанием резцами, иногда резьбошлифованием.

Резьбофрезерование применяют для нарезания винтов 3 - 4 классов точности или для предварительного нарезания высокоточных винтов.

Вихревое нарезание предусматривается на специальных или модернизированных токарных, резьбофрезерных станках с помощью вращающихся резцовых головок с 2, 4 и 6 резцами, профиль которых соответствует профилю нарезаемой резьбы.

Производительность вихревого нарезания выше резьбофрезерования, при этом получается меньшая шероховатость, снижается деформация резьбовой части винта. Нарезание резьбы производится за один рабочий ход.

Наибольшее распространение получило нарезание резьбы резцами вследствие универсальности метода. Резцами можно нарезать резьбы 2, 3 и 4 классов точности.

Отделочная обработка резьбы производится на токарно-винторезных станках повышенной точности твердосплавными резцами (Т15К6) и тщательно доведенными режущими кромками.

При изготовлении ходовых винтов могут применяться операции термической обработки для снятия остаточных напряжений и стабилизации размеров детали.

Так как термические операции вызывают деформации винтов, то в технологический процесс включают операции контроля и проверки правильности центровых отверстий с выполнением при необходимости их перецентровки путем шлифования центровых отверстий на центрошлифовальных станках или их притиркой чугунными притирами на токарных станках.