Плашки получили широкое распространение при нарезании наружных резьб. Основные типы и размеры круглых плашек, выпускаемых промышленностью, приведены в табл. 9.8.

Важнейшими конструктивными элементами круглых плашек являются: режущая и калибрующая части, корпус с крепежной частью и стружечными отверстиями.

Корпус плашек представляет собой цилиндрический диск, наружная и торцовые поверхности которого служат для бази­рования и закрепления плашки как во время ее изготовления и работы, так и во время переточек. Плашки изготовляются из сталей марок 9ХС, ХВСГ или из быстрорежущих сталей. Твер­дость плашек, измеренная у режущих кромок, должна быть HRC 58 —62 —для плашек из сталей марок 9ХС и ХВСГ и HRC 61—63 —для плашек из быстрорежущих сталей. У плашек, изготовленных из быстрорежущих сталей с повышенным содер­жанием ванадия (5=3%) и кобальта (5*5%), твердость повышается на 1—2 ед. HRC.

Корпус характеризуется наружным диаметром D, высотой Я, наличием крепежных и зажимных элементов, точностью изготов­ления базовых поверхностей. Наружный диаметр зависит от размера нарезаемой резьбы, формы и размеров стружечных от­верстий и оказывает большое влияние на жесткость плашки. Слишком малый диаметр не позволяет обеспечить нормальные условия для отвода стружки, достаточную жесткость при термо — и механической обработке, при резании и переточках. Экономия

Плашки круглые (ОСТ 2-И55-1—73 и ГОСТ 9740—71) для наре­зания метрической резьбы по ГОСТ 9150—59 d = 1-7-52 мм; D = 12-т — — т-90 мм; Р = 0,2-ьЗ,0 мм; <р = 30° для d < 2,5 мм; ф = 25° для d > 2,5 мм

Тип 1

d < 1,6 мм; / = Н = = 3 мм; D = 12 мм; г = 3 d^ 1,6 мм; Н == 3 мм; 1=5 1,5 мм; D = 12 мм; 2 = 3

Тип 2

d < 1,6 мм; Р = 0,2-т — ч-0,35 мм; Н = 5 мм; I = = 1,5 мм; D = 16 мм; d = 1,6-5- 3 мм; Р = = 0,35-т-0,5 мм; Н = 5 мм; / = 3 мм; D = 16 мм d = 3-т-6 мм; Р = 0,35-Ь — ь1,0 мм; Н = / = 5 или 7 мм; D = 20 мм; 2 = 3

Тип 3

d = 7-г-10 мм; Н = / = = 7 или 9 мм; Ь = 25 мм 10 мм; Р = 0,5-5- — г-3 мм; Н = 8-і-36 мм; / = = 7-т-30 мм; D = 30-ь 4-90 мм; 2 = 4—9

Плашки круглые (ОСТ 2-И55-1—73 и ГОСТ 9740—71) для наре­зания трубной цилиндри­ческой резьбы по ГОСТ 6357—73

Размер резьбы V8-r* IV2"; число ниток 28—11 на 1"; D = 30-5-90 мм; Н = 8-ь — т-22 мм; ф = 25°; г = 4-ь7

Плашки круглые (ГОСТ 6228—/1) Для наре­зания конической дюймо­вой резьбы по ГОСТ 6111—52 Размер резьбы V8-t-2"; число ниток 27— 11V2 на 1 D = 30-7-105 мм; Н = 12-4- -4-32 мм; flfcp = 9,519-4- -4-58,325 мм; 10 = 4,4^ -5- J2,4 мм; г — 4-4-7 То же, но для нарезания грубной конической резьбы по ГОСТ 6211—69 Размер резьбы V8-^2"; число ниток 28—11 на 1*; D = 30-г-105 мм; Н = =з 12-4-34 мм; dcp — = 9,1474-58,135 мм; 10 = = 4,2-5- 11,4 мм; z = 4-7-7

Плашки круглые (ГОСТ 14714—69) для на­резания круглой резьбы по ГОСТ 13536—68 в изде­лиях санитарно-техниче — ской арматуры

Примечание. Р — шаг резьбы.

металла при малом значении наружного диаметра не оправдывает потерь в стойкости и затрат на изготовление. Слишком большой наружный диаметр позволяет создать нормальные условия для стружкоотвода и обеспечить достаточную жесткость плашек, но требует излишних затрат металла. на изготовление как самих плашек, так и патронов и воротков для их крепления. При выборе наружного диаметра необходимо стремиться к его унификации и снижению количества размеров за счет выполнения в корпусах с одним наружным диаметром нескольких типоразмеров резьб. За основу при выборе наружного диаметра следует принимать значения стандартного ряда D. Высота плашки Н определяет жесткость плашки, ее устойчивость в работе, технологичность изготовления, запас на переточки, металлоемкость. При заданных

стандартных значениях наружного диаметра D высота плашки может быть выбрана из соотношения Н = (0,18-7-0,4) D. Жела­тельно, чтобы отношение высоты плашки Н к шагу нарезаемой резьбы при этом не превышало 6—10 (для стандартных плашек оно достигает даже 6—15). При больших значениях этого отно­шения с целью снижения трения в резьбе на одном из тсрцов плаш­ки выполняется выточка сферической или цилиндрической формы. Для стандартных плашек значения Н также унифицированы: при одном значении Н выпускаются плашки нескольких типо­размеров. В случаях создания специальных плашек под опре­деленные условия эксплуатации возможно сокращение металло­емкости плашек за счет уменьшения значения Я.

Корпус плашки имеет на» наружной поверхности углубления под установочные и крепежные винты и продольный, трапецие­видного сечения Ъ X 60°, паз для облегчения разрезки плашек с целью подрегулировок размера резьбы после износа режущих кромок.

Для стандартных плашек, не рассчитанных на определенные условия эксплуатации, наличие такого паза оправдано. Для спе­циальных плашек, при эксплуатации которых не предусмотрено их вскрытие, наличие такого паза нецелесообразно, так как жесткость плашки с пазом значительно снижается, а деформации плашки под действием усилий зажима в зоне паза довольно ве­лики. В ряде случаев, особенно для автоматных работ, в корпусе плашки выполняются одно или два отверстия для передачи кру­тящего момента при резании.

Режущая часть плашек осуществляет съем металла резьбы, отделяет и формирует стружку, определяет нагрузку на плашку и ее распределение, участвует в перемещении плашки при работе самозатягиванием. Обычно плашки имеют две режущие части, расположенные с каждого ее торца, что обеспечивает увеличение срока службы инструмента за счет его переворота после затупле­ния одной стороны. В некоторых случаях может быть экономи­чески оправдано и создание плашек односторонних, с одной ре­жущей частью. Такие плашки одностороннего резания также выпускаются централизованно. Режущая часть характеризуется углом в плане <р, длиной 1Ъ формой передней и задней поверхно­стей, передним у и задним а углами в нормальном к оси плашки сечении, углом наклона режущей кромки Я, размерами и формой резьбовых участков, числом и взаимным расположением режу­щих кромок (перьев).

Длина режущей части плашки 1Ъ мм (рис. 9.8), определяется из формулы

і ^ — ^вн ~Ь

1 2 tg ф ’

где d — номинальный диаметр резьбы, мм; е — величина, при­нимаемая в соответствии с табл. 9.9; dB„ — номинальный вну­тренний диаметр резьбы болта, равный d — 1.2269Р, мм.

Как и в метчиках, угол в плане <р и связанная с ним длина режущей части /х плашки определяют загрузку режущих кромок и связаны с толщиной среза соотношением:

а = Р tg ф/г, где г — число перьев плашки.

Угол в плане <р для централизованно выпускаемых плашек принимается равным 30° для метрической резьбы диаметром 3 мм (тип 1) и даже до 2,5 мм (тип 2); для остальных размеров метри­ческих резьб, резьб трубных цилиндрических и конических, а также резьбы круглой он составляет 25°. Допускается изготов­ление плашек с углами <р = 45° —для всех метрических резьб и с ф = 30° —для метрических резьб диаметром свыше 2,5 мм. При нарезании резьбы в «упор» угол ф может принимать зна­чения до 90°.

Для приведенных значений ф и г толщина среза стандартных плашек находится в пределах 0,038—0,38 мм. Сравнение этих значений с толщинами среза метчиков показывает, что плашки работают с большей толщиной среза и с большими нагрузками на режущую часть. Поэтому при. переточках стандартных или при изготовлении специальных плашек необходимо стремиться к уменьшению нагрузок за счет изменения угла ф (для стандарт­
ных плашек при этом забывать не следует о сохранении 3—4 ни­ток резьбы на калибрующей части) или фиг одновременно (для специальных плашек). Иногда режущие части одной плашки вы­полняют с различными углами <р, что позволяет более рационально загружать плашку: при обработке более прочных материалов ра­ботать режущей частью с меньшим углом <р (например, 15—20°), а при обработке менее прочных материалов — режущей частью с большим углом ф.

Сравнивая работу режущей части метчика и плашки, можно

(в дополнение к различию в толщинах среза) отметить также еще

ряд особенностей ее работы: снятие большего припуска (высота профиля резьбы болта • Т а б л и ц а 9.9

выше высоты профиля „

v ґ _ Значения величины е

гайки), удаление всего. в зависимости от диаметра плашки припуска за один проход одной плашкой (у комп­лектных метчиков припуск снимается за несколько проходов), повышенные нагрузки за счет трения в условиях отсутствия зад­них углов по профилю резьбы, меньшая длина режущей части плашек lv

Режущая часть плашки должна быть заточена по передней и задней поверхностям. Передняя поверхность плашки, так же как и метчиков, может быть прямолинейной (на высоте не более 1,5 высоты профиля резьбы) или криволинейной.

Передний угол, измеренный в плоскости, перпендикулярной оси плашки, для плашек с номинальным диаметром резьбы до 6 мм принимается равным у = 30° ^ 10° и для плашек боль­шего диаметра—у = 25° ± 10°. Передний угол задается на внутреннем диаметре резьбы и по высоте профиля резьбы он, как правило, переменный.

Задние углы режущей части находятся в пределах 6—8°. При переточках, которые рекомендуется производить по передней и задней поверхностям, или при децентрализованном изготовле­нии плашек, углы можно изменять в соответствии с обрабатывае­мым материалом. Параметр шероховатости передней и задней поверхностей режущей части (заборного конуса) принимается равным Ra = 1,35 мкм.

Задняя поверхность режущей части выполняется обычно пу­тем затылования по спирали Архимеда. Величина «спада» затылка (мм) на угловом шаге зубьев плашки рассчитывается по формуле

k = (ndjz) tg а, где г—число перьев плашки; а—задний угол, …°.

Следует иметь в виду, что, как и у метчиков, кинематический задний угол ак режущей части плашки отличается от статиче­ского а и с достаточной точностью может быть определен из формулы

tg = tg а* — (РШх) tg ф,

где dx —диаметр режущей части в любом сечении, перпендику­лярном оси плашки.

Из формулы видно, что кинематический задний угол при на­резании резьбы плашкой всегда меньше статического угла, зна­чение которого а для большинства случаев принимается рав­ным 4—10°.

Значение кинематического заднего угла ак в зависимости от угла ф и номинального диаметра резьбы d приведено ниже:

при ф = 25° (стандартное значение), а = 6°, d, равном 6, 10, 22 и 30 мм, задний угол ак соответственно равен 4° 36′, 4° 44′, 5° 3′, 5° 1′;

при ф = 50° (плашки для нарезания резьбы в упор), а = 6°, dt равном 6, 10, 22, 30 мм, угол оьк соответственно равен 2° 24′, 2° 46′, 3°33′, 3° 29′.

Из приведенных данных видно, что кинематический задний угол ак для резьбообразующего инструмента может быть значи­тельно меньше величины статического заднего угла, а это необ­ходимо учитывать как при переточках стандартных плашек с из­менением углов ф и а, так и при разработке конструкций спе­циальных плашек.

С точки зрения управления потоком стружки иногда целе­сообразно на режущей части плашки создавать отрицательный угол X, что можно осуществить путем вышлифовывания скоса при заточках или переточках плашек, путем расположения стружеч­ных отверстий под некоторым углом к продольной оси плашки или путем образования конического участка стружечного от­верстия при разработке новых конструкций плашек.

Параметр шероховатости передних и задних поверхностей режущей части стандартных плашек должен быть не меньше Ra = 1,25 мкм, а поверхностей профиля резьбы доведенных плашек Ra = 0,63 мкм и у недоведенных — Ra = 2,5 мкм. Шероховатость поверхностей у плашек по ОСТ несколько грубее.

Калибрующая часть плашек осуществляет калибровку резьбы, участвует в самозатягивании плашки (при работе с самозатяги — ванием), служит направляющей при продольном перемещении плашки как при нарезании резьбы, так и при ее свинчивании. Характеризуется она длиной, достаточной для устойчивого пере­мещения плашки по резьбе и обеспечивающей запас на переточки, размерами резьбовой части, формой передних и задних поверх­ностей, углами резания. Выполняется с полным профилем резьбы, достаточным для формирования резьбы болта. Исполнительные размеры резьбы калибрующей части стандартных плашек прини­маются такими, чтобы обеспечить нарезание метрических резьб с посадками скольжения 6h 8h 6h и 8h, и с посадками с зазо­рами 6g, 6е 6d, а также трубных резьб классов А или Б. Предель­ные отклонения резьбы плашек для метрических резьб отсчиты-

ваются от номинального профиля болта. Пример расположения полей допусков среднего диаметра болта и плашки для резьб с посадкой скольжения приведен на рис. 9.9, а, а для резьб с зазорами—на рис. 9.9,6. Наиболее ответственным параме­тром резьбовой части является средний диаметр резьбы. Схема расположения допусков на средний диаметр резьбы стандартных плашек приведена также на рис. 9.9.

При проектировании плашек следует стремиться к максималь­ному удалению верхней границы поля допуска среднего диаме­тра резьбы плашки от номинального значения среднего диаметра с целью обеспечения наибольшего запаса на износ плашки. Вну­тренний диаметр резьбы плашки калибрует внутренний диаметр резьбы болта, поэтому выбор оптимального значения внутреннего диаметра резьбы плашки представляет довольно сложную задачу, определяющую как нагрузку плашки, так и силы трения при ее работе и свинчивании. Номинальное значение внутреннего диа­метра резьбы рассчитывается по формуле, приведенной выше. При этом за номинальное значение внутреннего диаметра резьбы болта принимался диаметр, ограниченный срезами резьбы на расстоянии Я/6 от нижней вершины теоретического резьбового треугольника. При разработке специальных плашек значение внутреннего диаметра резьбы можно несколько увеличить, сни­жая при этом нагрузку на режущую и калибрующую ее части. При этом следует помнить, что основной износ зубьев плашки происходит на участке перехода режущей части во внутренний диаметр резьбы калибрующей части. Поэтому, выбирая внутрен­ний диаметр резьбы, необходимо обеспечить достаточный запас на износ плашки.

Допуск на шаг резьбы стандартных плашек установлен 0,008— 0,010 мм на длине 25 мм. Предельные отклонения половины угла профиля в пределах от +15 до ^=55 мин (в зависимости от раз­меров плашек и их назначения).

Калибрующая часть плашек выполняется без задних углов. Стандартные плашки выпускаются с доведенным профилем резьбы (Ra < 0,63 мкм) или без ее доводки (Ra с 2,5 мкм). Передняя поверхность калибрующей части плашек затачивается, как пра­вило, под теми же передними углами, что и режущая часть, и имеет криволинейный профиль, а параметр шероховатости перед­ней поверхности, измеренный на высоте до 1,5 высоты резьбы, не должен превышать Ra = 1,25 мкм. У плашек двустороннего резания калибрующими являются обе стороны зубьев, поэтому опасность защемления стружки при свинчивании плашки умень­шается.

Длина калибрующей части плашек принимается равной 3— 15 виткам.

Биение (радиальное) наружной цилиндрической поверхности относительно оси резьбы и торцовое биение плашек при проверке их на резьбовой конической оправке не должны превышать: 0,05 мм —для резьбы с d <3 11 мм, 0,06 мм —для резьбы с d — = 12-f-20 мм, 0,07 мм —для резьбы с d = 22-J-26 мм и 0,1 мм — для резьбы с d > 26 мм.

Форма и геометрические параметры стружечных отверстий плашек определяют силы трения при резьбонарезании и свинчи­вании плашки, свободное перемещение стружки, технологичность и точность изготовления как плашки, так и нарезаемой ею резьбы.

Форма стружечных отверстий плашки, как правило, цилиндри­ческая, хотя известны плашки с отверстиями в виде пересекаю­щихся цилиндров, пазов на торцовой поверхности как с одной стороны плашки, так и с двух ее сторон, причем в этом случае пазы каждого торца могут пересекаться или не пересекаться друг с другом.

Централизованно выпускаемые плашки имеют цилиндриче­скую форму стружечных отверстий, образованных сверлением. Размеры и расположение стружечных отверстий определяются исходя из заданных габаритных размеров корпуса плашки, гео­метрии и допускаемых отклонений на геометрические параметры резьбовых отверстий, числа перьев. При образовании стружечных отверстий необ­ходимо свести к минимуму припуск на заточку плашек по передней грани, обеспе­чить требуемую ширину пера, не допустить значительных деформаций внутреннего от­верстия плашки. С точки зрения обеспечения мини­мального припуска на заточку необходимо, чтобы диаметр стружечного отверстия и радиус его расположения обеспечивали бы наиболее близкие к заданным значения 4 Рис. 9.10. Обозначения элементов плашки

передних углов и ширины принятых при расчете на ЭВМ

пера. Диаметр стружечного

отверстия, кроме того, должен быть несколько больше (на 1—1,5 мм) ближайшего значения диаметра шлифовального круга, с помощью которого осуществляется заточка плашек по передней грани. Вместе с тем при централизованном изготовле­нии плашек стремятся максимально унифицировать диаметры стружечных отверстий с целью сокращения номенклатуры инстру­мента и оснастки для обработки плашки. Расчет размеров диаме­тра стружечного отверстия и радиуса его расположения является довольно трудоемкой задачей, которую в настоящее время следует решать с помощью ЭВМ.

Ниже приводится машинный алгоритм расчета значений (рис. 9.10) радиуса стружечного отверстия гг и радиуса распо­ложения г2 центров стружечных отверстий Оь 02, 03.

Исходными данными для расчета являются: наружный диа­метр D плашки, мм; v^max и 7дгт1п —верхняя и нижняя границы допустимых значений переднего угла на номинальном диаметре резьбы; допуск на радиус стружечного отверстия Дгъ мм; допуск на ширину пера и у внутреннего диаметра резьбы Д&, мм; число
стружечных отверстий г; наружный радиус резьбы г = d/2, мм; шаг резьбы Р, мм; коэффициент кт = 0,6, ограничивающий наи­меньшее значение толщины зуба на нерабочем его участке; ко­эффициенты kSn = 0,4 и kSn — 0,6, ограничивающие толщину стенки корпуса слева и справа; hm — шаг изменения значений т, причем т = bN/CN, где Ьы — хорда зуба на наружном диаметре резьбы; CN — хорда канавки на этом же диаметре; hVN — шар изменения значений переднего угла у наружного диаметра резьбы.

В ходе решения задачи, задаваясь значениями переднего угла Viv В определенном интервале от yN ^ до yN шах (обычно yN = = 15°, Vat max = 35°), перебираются все значения у с шагом 1гУЫ при первом значении т. (обычно 0,15 <3 т < 0,7). Затем пере­бираются все варианты со следующим значением т = т1 -1- + hm и т. д.

Расчет ведется от заданного начального значения г и для последующих (до г = 6 включительно), причем для каждого ва­рианта проверяются выполнения нескольких условий. Годные варианты, удовлетворяющие всем условиям, печатаются в виде таблицы.

Исходные данные оформляются также в виде таблицы с задан­ными значениями переменных величин D, Дги Дг2, ДЬ0 и посто­янными значениями yNmaх, Vwmiu, Ь, kS]1, ks„, г, h? N, hm.

Расчет производится в такой последовательности.

1- гв» = г —0,615Р,

гДе гвн — внутренний радиус резьбы, мм; г — номинальный ра­диус резьбы, мм.

*» n — arrtff cosn/2 + l/m

I. pN — arctg

где рдг — центральный угол, соответствующий половине ширины зуба у наружного диаметра резьбы.

3. — 2т sin р^у.

4. а* = я/z — pw,

где «дг — центральный угол, соответствующий половине хорды отверстия.

Проверка:

<*лг + ?л/ < л/2.

Если условие проверки не выполнено, рассчитывается сле­дующий вариант, если условие выполнено, расчет продолжается

дальше.

5 Гг _ г cos уN

* cos (Y/V + ®/v)

6 Г — ‘ sin aN

• 1 ш (Y, v + a/v)

7. ST = R —rl —r2 —толщина стенки корпуса илашки, мм. Проверка:

ksyD < 5Г < kSnVD.

Если условие не выполнено, рассчитывается следующий ва­риант, если условие выполнено, расчет продолжается дальше.

г2 — г2 — г2

л ‘ О Г R ‘ 1

в. Y = arcsin 27^—’

9. а = arccos c°s-~.

ra

10. р = я/г —а.

11. Ь = 2rB sin р,

где & — ширина зуба на внутреннем диаметре резьбы, мм.

12. 77?=»2r, sta-5_-2r1.

Проверка:

TR kTb.

Если условие не выполнено, рассчитывается следующий ва­риант, если выполнено, расчет продолжается дальше.

13. /"ід = гг — j — Аг і,

где /ід — радиус стружечного отверстия с учетом допуска, мм.

14. г2Д = г% — Аг2,

где г2д — радиус (наименьший) до центра стружечного отверстия с учетом допуска на изготовление, мм.

г2 —г2 —г3 Г2Д Г Г1Д

15. уд, д = arcsin

2Г! Д г

Проверка:

Уы mm-

Если условие не выполнено, рассчитывается следующий ва­риант, если выполнено, расчет продолжается дальше.

г2 —г2 —г2 Г2А гв г 1Д

16. уд = arcsin

где уд — передний угол у внутреннего диаметра резьбы о уче­том допусков на радиусы.

17. »д = arccos (■ ГвС0В — •) — уд.

гад /

18. рд = л/г — ад.

19. /пд = рд/ад.

Если условие не выполнено, рассчитывается следующий ва­риант, если выполнено, расчет продолжается дальше.

20. Ьд = 2rB sin рд,

где —ширина пера у внутреннего диаметра резьбы при ис­пользовании допусков на г2 и rv

21. Дb = Ь„ — Ь,

где Дb — поле разброса значения b при допустимых колеба­ниях г2 и гг.

Проверка:

| Д6 | < [Д&эадан!-

Если условие не выполнено, рассчитывается следующий ва­риант, если выполнено, расчет продолжается дальше.

22. TRt, = 2г2Л sin -2- — 2/1Д.

Проверка:

TRa krb&.

Если условие не выполнено, рассчитывается следующий ва­риант, если выполнено, расчет продолжается.

23. U = Ы2г.

Проверка:

0,2 < U < 0,25 —для плашек с номинальным диаметром резьбы до 30 мм; 0,15 < U < 0,25 —для плашек с номинальным диа­метром резьбы свыше 30 мм.

Если условие не выполнено, рассчитывается следующий ва­риант, если выполнено, результаты расчета выдаются на печать в виде таблицы.

По рассчитанным вариантам выбирают те, у которых диаметр стружечного отверстия на 0,5—1 мм превосходит ближай­шее значение диаметра стандартных шлифовальных кругов (ГОСТ 2424—74).

Без учета допусков на изготовление расчет размеров стру­жечных отверстий можно производить в соответствии с методи­кой, изложенной в работе [49].

Режимы резания при нарезании резьбы плашками опреде­ляются, во-первых, скоростью резания, выбираемой по норма­тивам режимов резания [33] либо рассчитываемой по формуле, представленной на с. 296. При обработке конструкционных угле­родистых и легированных сталей скорость резания выбирается в пределах 2,3—9 м/мин в зависимости от диаметра и шага резьбы.

Допустимый износ плашек (мм) рассчитывается по формуле

Критерием затупления может быть как величина h3, так и технологические факторы — потеря точности, ухудшение шеро­ховатости поверхности, повышение нагрузки.

Крутящий момент и мощность рассчитываются по тем же фор­мулам, что и для метчиков, причем коэффициент kh в формуле крутящего момента принимается равным 1,5—2, а значения остальных коэффициентов и показателей степеней приведены в табл. 9.4 и 9.5.