ĆWICZENIE NR IX

DOKŁADNA OBRÓBKA PLASTYCZNA

• KSZTAŁTOWANIE PLASTYCZNE GWINTÓW -

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z technologią kształtowania plastycznego gwintów ze szczególnym uwzględnieniem walcowania gwintów zewnętrznych za pomocą głowic rolkowych oraz wygniatania gwintów wewnętrznych, Zwraca się uwagę na następujące zagadnienia:

• jakość technologiczną i użytkową, a zwłaszcza dokładność wymiarową i stan warstwy wierzchniej kształtowanych plastycznie połączeń gwintowych,

• efektywność techniczno - ekonomiczną procesów,

• odpowiednie przygotowanie półwyrobów.

2. Tematyka prac badawczych i technicznych

Tematyka prac jest następująca.

• Pokaz narzędzi do kształtowania plastycznego gwintów oraz wytwarzanych wyrobów.

• Pokaz zdjęć zgładów metalograficznych, przedstawiających strukturę materiału na przekrojach gwintów kształtowanych plastycznie.

• Doświadczalne wyznaczanie średnicy półwyrobu dla gwintu zewnętrznego walcowanego głowicą rolkową (temat 1) oraz średnicy otworu dla gwintu wewnętrznego wygniatanego (temat 2) i mocy walcowania (wygniatania).

3. Schematy badanych procesów

Rys. IX/1. Walcowanie gwintu zewnętrznego głowicą trzyrolkową (a) i wygniatanie gwintu wewnętrznego wygniatakiem (b);1 - przedmiot obrabiany, 2 - rolki głowicy,3 - korpus głowicy, 4 - uchwyt

4. Zalecenia

4.1. Przedstawienie wyników pomiarów

Temat 1. Walcowanie gwintu zewnętrznego głowicą rolkową

Tabela IX/1. Wyniki badań procesu walcowania gwintu zewnętrznego głowicą rolkową

Materiał obrabiany: ................................................................................................................ Wymiar gwintu walcowanego: ............................................ Posuw: .................... [mm/obr] Prędkość walcowania: ............... [m/s] Obrabiarka: ............................................................................................................................ Narzędzie: .............................................................................................................................

Lp

Średnica półwyrobu d0 [mm]

Średnica zewnętrzna walcowanego gwintu d [mm]

Odchyłka od wymiaru nominalnego dnom - d [mm]

Tolerancje wg PN Td [m]

Moc N [kW ]

Moment walco- wania M [Nm]

Uwagi

Szereg

4

6

8

1

2

3

Średnica półwyrobu obliczona teoretycznie (z warunku stałej objętości materiału):

Średnica półwyrobu określona doświadczalnie:

d_0d = ............... [mm]

Tolerancje:

....................................................................................................................................

...................................................................................................................................

....................................................................................................................................

Temat 2. Wygniatanie gwintu wewnętrznego wygniatakiem

Tabela IX/2. Wyniki badań procesu wygniatania gwintu wewnętrznego wygniatakiem

Materiał obrabiany: ................................................................................................................ Wymiar gwintu wygniatanego: ............................................ Posuw: .................... [mm/obr] Prędkość wygniatania: ............... [m/s] Obrabiarka: ............................................................................................................................ Narzędzie: .............................................................................................................................

Lp

Średnica półwyrobu D0 [mm]

Średnica wewnętrzna wygniatanego gwintu D1 [mm]

Odchyłka od wymiaru nominalnego D1 - D1nom [mm]

Tolerancje wg PN [m]

Moc N [kW ]

Moment wygnia- tania M [Nm]

Uwagi

Szereg

4

6

8

1

2

3

Średnica otworu półwyrobu obliczona teoretycznie (z warunku stałej objętości materiału):

Średnica otworu półwyrobu określona doświadczalnie:

D_0d = ............... [mm]

Tolerancje:

....................................................................................................................................

...................................................................................................................................

....................................................................................................................................

4.2. Opracowanie wyników pomiarów

Należy sporządzić wykresy zależności d(d₀) i D₁(D₀) oraz wyznaczyć (w drodze interpolacji) wartości nominalne średnic d₀ i D₀ wraz z odpowiednimi tolerancjami. Wartości tych średnic należy porównać z obliczonymi z warunku stałej objętości.

4.3. Wnioski

Wnioski winny dotyczyć jakości technologicznej gwintów kształtowanych plastycznie ze szczególnym uwzględnieniem dokładności wymiarowej i stanu warstwy wierzchniej. Ponadto należy sformułować wnioski wynikające z porównania wartości średnic półwyrobów określonych doświadczalnie i obliczonych z warunku stałej objętości oraz dotyczące wpływu średnic półwyrobów na wartości mocy i momentów występujących podczas badanych procesów.

5. Zagadnienia kontrolne

• Ogólna charakterystyka i zakres stosowania metod kształtowania plastycznego gwintów zewnętrznych i wewnętrznych.

• Rodzaje i konstrukcja narzędzi kształtujących i oprzyrządowania (walce, rolki segmentowe, szczęki płaskie, narzędzia i oprzyrządowanie do walcowania planetarnego, głowice, wygniataki).

• Charakterystyka jakości technologicznej i użytkowej gwintów kształtowanych plastycznie.

• Przygotowanie półwyrobów do kształtowania plastycznego gwintów.

• Zarys i system tolerancji gwintów metrycznych według PN.

6. Informacja merytoryczna

6.1. Podstawowe metody kształtowania plastycznego gwintów zewnętrznych

Przy produkcji wielkoseryjnej i masowej wyrobów z gwintem zewnętrznym (np. normalnych wyrobów śrubowych) stosuje się walcowanie na specjalnych maszynach - walcarkach do gwintów - co zapewnia odpowiednią jakość technologiczną i użytkową wyrobów przy dużej wydajności, nieosiągalnej innymi sposobami (zwłaszcza gdy wykorzystuje się walcarki automatyczne). Stosuje się rozmaite odmiany kinematyczne procesu walcowania i różne rodzaje narzędzi kształtujących.

Rozróżnia się następujące metody walcowania gwintów zewnętrznych na walcarkach do gwintów:

• za pomocą walców:

• dwoma i trzema walcami (wgłębne i przelotowe),

• ze stycznym posuwem półwyrobu,

• wielokrotne.

• szczękami płaskimi,

• walcami segmentowymi,

• planetarne (pomiędzy narzędziami segmentowymi: wklęsłym i wypukłym).

Aby zapewnić efektywność ekonomiczną wytwarzania małych serii wyrobów stosuje się także walcowanie gwintów na obrabiarkach skrawających przy wykorzystaniu specjalnego oprzyrządowania (oprawki 1 - i 2 - rolkowe, głowice 3 - rolkowe, przyrządy do walcowania planetarnego itp.).

6.1.1. Walcowanie wgłębne

Wszystkie walce (rys. IX/2) są napędzane i obracają się w tym samym kierunku. Przedmiot obrabiany spoczywa na podtrzymce i pod działaniem sił tarcia wykonuje ruch obrotowy. Jeden z walców (najczęściej) wykonuje ruch w kierunku promieniowym (posuw wgłębny). Na walcach wykonany jest gwint wielokrotny, przy czym spełniony jest warunek (rys. IX/3):

(IX.1)

gdzie: ₁, ₂ - kąty wzniosu linii śrubowej, dla gwintów: walca i przedmiotu obrabianego, D₂, d₂, H, h - odpowiednio: średnice podziałowe i skoki tych gwintów. Z (IX.1) wynika:

(IX.2)

gdzie n (liczba całkowita) jest krotnością (liczbą zwojów gwintu walca na skoku H), lub stosunkiem dwóch krotności: gwintu walca (n₂) i gwintu walcowanego (n₁):

(IX.3)

Przy spełnieniu powyższych zależności uzyskuje się jednocześnie zgodność kątów wzniosu i odległości wierzchołków gwintów wyrobu i narzędzia. Wobec braku składowej osiowej siły walcowania przedmiot wykonuje tylko ruch obrotowy. Szerokość walca B musi być większa od długości walcowanego gwintu.

Walcowanie wgłębne stosuje się do kształtowania dokładnych gwintów o dużych skokach i głębokich zarysach. Długość części gwintowanej jest ograniczona.

6.1.2. Walcowanie przelotowe

Podczas walcowania przelotowego (rys. IX/4) walce nadają przedmiotowi ruch śrubowy. Średnica podziałowa gwintu walca D_2(przelot.) jest nieco inna niż średnica D₂ przy walcowaniu wgłębnym:

(IX.4)

a więc warunek (IX.1) nie jest spełniony, ₁ ≠ ₂. Różnica kątów wzniosu powoduje wystąpienie składowej osiowej siły walcowania i przesuw przedmiotu obrabianego. Walec posiada część wejściową o stopniowo wzrastającej średnicy, co umożliwia uchwycenie przedmiotu. Ruch walców w kierunku promieniowym występuje tylko w początkowej fazie procesu.

Walcowanie przelotowe stosuje się do walcowania gwintów średnio dokładnych o dużych długościach.

6.1.3. Walcowanie ze stycznym posuwem

Dwa walce o różnych średnicach mają różne prędkości obwodowe (rys. IX/5). Spełnione są warunki:

(IX.5)

(pierwszy zapewnia chwyt, drugi - walcowanie gwintu na całym obwodzie). Podawanie półwyrobu odbywa się w kierunku stycznym. Obydwa walce mają gwinty o różnych krotnościach, spełniających warunki:

(IX/6)

gdzie indeksy: 1 i 2 dotyczą odpowiednio walców o większej i mniejszej średnicy. Szerokość walców jest większa od długości walcowanego gwintu.

Walcowanie ze stycznym posuwem jest metodą zapewniającą dużą wydajność i średnią dokładność.

6.1.4. Walcowanie wielokrotne

Metoda stanowi kombinację walcowania wgłębnego i przelotowego. Oprócz walców napędzany jest także przedmiot obrabiany, mocowany w specjalnym uchwycie przesuwnym (rys. IX/6). Ruch walców jest powiązany z ruchem przedmiotu za pomocą przekładni o przełożeniu i. Posuw osiowy uzyskuje się przez nadanie mu prędkości kątowej _p:

(IX.7)

gdzie _w jest prędkością kątową walca. Gwint na walcach spełnia identyczne warunki jak przy metodzie wgłębnej. Przy warunkach (IX.7) prędkości obwodowe na średnicach podziałowych walca i przedmiotu obrabianego nie są równe. Powoduje to ruch śrubowy przedmiotu. Po przesunięciu o długość walcowanego gwintu następuje zmiana kierunku obrotów walca i przedmiotu; posuw osiowy w kolejnym przejściu zachodzi w odwrotną stronę. Jeden z walców wykonuje posuw promieniowy (jak przy walcowaniu wgłębnym). Pełną głębokość gwintu (na jednym z jego końców) uzyskuje się w kilku przejściach, których liczba zależy od przełożenia i. Ostatnie przejście wykonuje się bez posuwu promieniowego, co zapewnia jednakową głębokość zarysu gwintu na całej długości. Ze względu na istnienie posuwu osiowego i zmiany jego zwrotu, walce po obu stronach posiadają symetryczne części wejściowe. Jeżeli przełożenie i jest równe krotności n, to posuw osiowy nie występuje i realizowana jest metoda wgłębna, z tym, że ruch obrotowy przedmiotu jest wymuszony przez napęd, a nie siłami tarcia. Ma to szczególne znaczenie w przypadku, gdy siły tarcia nie wystarczają do wywołania właściwego ruchu przedmiotu.

Metoda umożliwia walcowanie gwintów dokładnych o dużych skokach, głębokich zarysach i zróżnicowanych długościach, a także innych uzwojeń (np. wielowypustów, kół zębatych walcowych o zębach prostych i śrubowych itp.).

6.1.5. Walcowanie za pomocą szczęk płaskich

Narzędzia posiadają części: wejściową (1), kalibrującą (2) i wyjściową (3) (rys. IX/7). Jedna szczęka jest stała, druga wykonuje ruch posuwisto - zwrotny. Uchwycenie przedmiotu obrabianego i walcowanie następuje na części wejściowej. Kąt γ jest mniejszy od kąta tarcia. Automatyczne usunięcie wyrobu zachodzi na części wyjściowej. Na powierzchniach szczęk wykonane są rowki o kształcie odpowiadającym zarysowi walcowanego gwintu, nachylone do kierunku ruchu pod kątem wzniosu linii śrubowej .

Omawiany sposób zapewnia średnią dokładność i dużą wydajność pomimo strat czasu na ruch jałowy (powrót szczęki ruchomej do położenia początkowego).

6.1.6. Walcowanie za pomocą walców segmentowych

Narzędzie powstaje poprzez nawinięcie na powierzchnię walca profilu szczęki płaskiej. Walec segmentowy (rys.IX/8) posiada na części obwodu zmienny promień krzywizny. Narasta on na łuku 1 (kąt ₁) do wartości R, która pozostaje stała na łuku 2 (kąt ₂). Część C służy do uwolnienia i usunięcia wyrobu. Zwykle poszczególne fragmenty profilu narzędzia wykonuje się w postaci oddzielnych segmentów, mocowanych następnie do jednej tarczy. Maksymalny kąt pomiędzy styczną do zarysu narzędzia i prostopadłą do promienia na łuku 1 jest mniejszy od kąta tarcia. Gwint na łuku 2 spełnia warunki (IX.1) i (IX.2). Długość walcowanego gwintu jest ograniczona szerokością walca B. Opisany zarys narzędzia może być kilkakrotnie powtórzony na obwodzie, co umożliwia wykonanie kilku przedmiotów w czasie jednego obrotu walca segmentowego (przy wykorzystaniu odpowiednich podajników).

Metoda jest stosowana na walcarkach automatycznych, zapewnia średnią dokładność i wysoką wydajność (brak ruchów jałowych). Koszt wykonania narzędzi jest wysoki.

6.1.7. Walcowanie planetarne

Walcowanie (rys. IX/9) odbywa się pomiędzy segmentem wklęsłym (zwykle nieruchomym) oraz segmentem wypukłym (napędzanym). Przedmiot obrabiany wykonuje ruch planetarny pod działaniem sił tarcia. Dla gwintów na segmentach spełnione są warunki (IX.1) i (IX.2), a więc krotność gwintu na segmencie wklęsłym jest o 2 większa niż na segmencie wypukłym.

Sposób jest stosowany na walcarkach automatycznych w różnych odmianach kinematycznych. Zapewnia dużą wydajność (zależną od średnicy nominalnej gwintu, liczby segmentów i podajników) oraz średnią dokładność.

6.1.8. Walcowanie gwintów zewnętrznych na obrabiarkach skrawających

W głowicach i oprawkach (rys. IX/1 i IX/10) stosuje się rolki z rowkami pierścieniowymi. Osie rolek są nachylone względem osi przedmiotu pod kątem zbliżonym do kąta wzniosu linii śrubowej walcowanego gwintu. Najczęściej stosuje się walcowanie przelotowe głowicami 3 - rolkowymi z wymiennymi rolkami. Zarysy kolejnych rolek są względem siebie przesunięte o 1/3 skoku gwintu. Jednym kompletam rolek można walcować gwinty o tych samych skokach i zbliżonych średnicach, zmieniając jedynie rozstaw osi rolek. Korekta kąta skręcenia nie jest konieczna, jeżeli różni się on od kąta wzniosu o wielkość  mniejszą od ok. 30'. Zwykle napędzany jest przedmiot mocowany we wrzecionie obrabiarki, rolki stałej głowicy obracają się pod działaniem sił tarcia. Stosuje się również tzw. głowice wirujące z obracającym się, napędzanym korpusem. Głowice stałe mocuje się zazwyczaj na suporcie obrabiarki w specjalnym uchwycie, dającym możliwość swobodnego ruchu głowicy wzdłuż osi obrotu (posuw samoczynny). Dzięki temu nie jest wymagany dokładny posuw gwintowy (głowica może być prowadzona posuwem ręcznym). Głowice 3 - rolkowe wykonuje się często jako samootwierające się; wewnątrz głowicy umieszczony jest zderzak, który po naciśnięciu przez koniec przedmiotu obrabianego powoduje rozłączenie sprzęgła kłowego, łączącego obsadę rolek z korpusem i ich rozsunięcie. Nastawiając położenie zderzaka ustala się długość walcowanego gwintu. Po usunięciu zderzaka można walcować długie gwinty (głowica posiada otwór przelotowy w osi korpusu). Pewne typy głowic są dostępne jako narzędzia handlowe.

6.2. Metody kształtowania plastycznego gwintów wewnętrznych

Rozróżnia się następujące metody kształtowania plastycznego gwintów wewnętrznych:

• wygniatanie,

• walcowanie za pomocą głowic rolkowych,

• obciskanie na gwintowanym trzpieniu (za pomocą kucia na kowarkach, ciągnienia, walcowania itp.),

• wkręcanie śrub samogwintujących (dla połączeń nierozłącznych).

W dalszym ciągu zostaną omówione dwie pierwsze metody.

6.2.1. Wygniatanie

Wygniataniem nazywamy sposób wykonania gwintów wewnętrznych za pomocą narzędzi zwanych wygniatakami (rys. IX/11), które przypominają gwintowniki, lecz nie posiadają rowków wiórowych i krawędzi skrawających. W przekroju prostopadłym do osi wygniataki mają kształt wielokąta foremnego (trójkąta, kwadratu, sześciokąta lub ośmiokąta) z zaokrąglonymi wierzchołkami i wypukłymi bokami. Podczas obróbki narzędzie nie skrawa, lecz kształtuje plastycznie gwint w warunkach tarcia ślizgowego, stykając się z materiałem wokół wierzchołków przekroju poprzecznego (a nie na całym obwodzie). Wygniatak posiada część wejściową (1), stożkową lub o krzywoliniowej tworzącej, część kalibrującą (2) i chwytową (3). Na częściach 1 i 2 wykonany jest gwint. Linie łączące wierzchołki przekroju poprzecznego mogą być proste lub przebiegać po liniach śrubowych. Wygniataki mogą być produkowane jako narzędzia handlowe przez zakłady wytwarzające gwintowniki, na tych samych obrabiarkach i przy zastosowaniu zbliżonej technologii. Przy obróce wygniataków nie wykonuje się rowków wiórowych, a do zataczania stosuje się krzywki o nieco innym zarysie niż dla gwintowników (w celu uzyskania charakterystycznego kształtu przekroju poprzecznego - zaokrąglonych wierzchołków i wypukłych boków). Na części wejściowej wykonuje się gwint o pełnym zarysie, co wymaga stosowania kopiału lub specjalnie ukształtowanej ściernicy. Wymiary gwintu wygniataków są nieco inne niż gwintowników. Ze względu na odkształcenia sprężyste materiału gwint po wygniataniu ma nieco mniejsze średnice niż gwint narzędzia. Wobec tego wymiary gwintu wygniataków projektuje się jako zbliżone do górnej granicy tolerancji wygniatanego gwintu, a nawet, dla szczególnie dokładnych gwintów, nieco powyżej tej granicy. Inaczej postępuje się przy projektowaniu gwintowników, dla których wymiary ustala się jako zbliżone do dolnej granicy tolerancji skrawanego gwintu, gdyż gwint skrawany ma większe średnice niż gwint na narzędziu (jest to tak zwane „rozbicie”, spowodowane ewentualną nieosiową pracą narzędzia w otworze). Kształt przekroju poprzecznego wygniataka jest wynikiem pewnego kompromisu, który uwzględnia dwie przeciwstawne tendencje. Z jednej strony dąży się do zmniejszenia powierzchni styku narzędzia z materiałem wokół wierzchołków przekroju poprzecznego w celu obniżenia pracy tarcia, a więc również momentu skręcającego i temperatury przy obróbce (dla danej prędkości wygniatania). Z drugiej strony przy zbyt ostrych wierzchołkach następuje szybsze zużycie i utrata wymiaru. Wynika stąd pewna optymalna wielkość zatoczenia.

Wygniatanie zapewnia wykonanie gwintów o dużej dokładności wymiarowej i małej chropowatości powierzchni (porównywalnej z chropowatością powierzchni narzędzia). Doskonałe rezultaty uzyskuje się zwłaszcza przy wygniataniu gwintów niezbyt długich i drobnozwojowych, a także w otworach nieprzelotowych (brak wiórów) oraz podczas obróbki materiałów o małej twardości.

Dla materiałów o większej twardości może zaistnieć konieczność obniżenia prędkości wygniatania w porównaniu z odpowiednią prędkością, stosowaną przy skrawaniu gwintownikami, aby nie dopuścić do nadmiernego wzrostu temperatury w strefie obróbki (podczas kształtowania plastycznego w warunkach tarcia ślizgowego wydzielają się duże ilości ciepła). Bardzo istotne jest stosowanie płynów obróbkowych o bardzo dobrych własnościach chłodząco - smarujących. Wspomniana konieczność obniżenia prędkości obróbki (a więc również wydajności) stanowi istotne ograniczenie zastosowań procesu wygniatania. Ograniczenie to nie dotyczy materiałów o małej twardości, dla których prędkości wygniatania można przyjmować nawet większe niż przy skrawaniu.

Efektywność techniczno - ekonomiczna wygniatania jest szczególnie wysoka przy obróbce gwintów dokładnych w materiałach o dobrych własnościach plastycznych, które sprawiają trudności przy gwintowaniu maszynowym (08X, 10, 15, 1H13, 1H18N9T, A1, PA2, M1, M3, M63). Zakres obrabianych przez wygniatanie materiałów można poszerzyć bez obniżania wydajności, stosując narzędzia z węglików spiekanych, mogące pracować w wyższych temperaturach niż wygniataki, wykonywane zwykle ze stali szybkotnących. Przykładowe rozwiązania konstrukcyjne wygniataków z węglików spiekanych (jednolitych lub łączonych w sposób trwały) pokazano na rys. IX/12.

Bardziej szczegółowe dane dotyczące rozwiązań konstrukcyjnych, projektowania, wykonawstwa i trwałości wygniataków można znaleźć w [5].

6.2.2. Walcowanie gwintów wewnętrznych głowicami rolkowymi

Na rys. IX/13 [3,4] przedstawiono przykładowe rozwiązanie konstrukcyjne głowicy rolkowej. Podczas walcowania głowica wykonuje względem przedmiotu obrabianego ruch śrubowy z posuwem równym skokowi gwintu. Rolki ułożyskowane w korpusie obracają się pod działaniem sił tarcia. Część robocza rolki składa się z części wejściowej (stożkowej lub o krzywoliniowej tworzącej) oraz części kalibrującej (walcowej lub posiadającej odpowiednio skorygowany kształt, co jest konieczne przy walcowaniu gwintów o dużych kątach wzniosu, np. wielokrotnych). Na całej części roboczej wykonane są rowki pierścieniowe. Osie rolek są skręcone względem osi głowicy pod kątem zbliżonym do kąta wzniosu linii śrubowej walcowanego gwintu. Zarysy rowków kolejnych rolek 1, 2 i 3 są względem siebie przesuniępe o 1/3 skoku.

Zmiana sposobu kształtowania w porównaniu z wygniataniem (kształtowanie przez obrotowe rolki, a nie przez ślizgające się po materiale naroża wygniataka) wpływa korzystnie na przebieg procesu. Trwałość rolek jest wysoka, moment skręcający znacznie mniejszy niż przy wygniataniu gwintu o tych samych wymiarach. Dla szerokiego zakresu materiałów można stosować wysokie prędkości walcowania, gdyż w warunkach tarcia tocznego nie występuje nadmierny wzrost temperatury w strefie obróbki. Podobnie jak przy wygniataniu gwinty mają wysoką jakość technologiczną i użytkową. Ponieważ skonstruowanie sztywnej i wytrzymałej głowicy o małych wymiarach (mieszczącej się w otworze półwyrobu) napotyka trudności, zastosowanie ogranicza się do gwintów o większych średnicach nominalnych (od ok. 25 [mm]). Z tych samych powodów głowice wykonuje się zwykle jako nienastawne. Zmiana wymiarów gwintu pociąga za sobą konieczność wymiany rolek a nawet korpusu głowicy.

6.3. Jakość technologiczna gwintów kształtowanych plastycznie

6.3.1. Własności i struktura materiału

Materiał zwojów gwintu jest umocniony. Ziarna są silnie wydłużone, największe wzmocnienie występuje przy bocznej powierzchni wierzchołków i w pobliżu średnicy wewnętrznej. Rdzeń materiału nie ulega wzmocnieniu. Ewentualny rozkład zanieczyszczeń (zawłóknienie) jest korzystny z punktu widzenia wytrzymałości zwoju na ścinanie i zginanie.

6.3.2. Stan warstwy wierzchniej

Materiał w obrębie warstwy wierzchniej cechuje się podwyższoną twardością oraz obecnością ostatecznych naprężeń ściskających. Parametr Ra charakteryzujący chropowatość powierzchni mieści się w granicach 0,08 - 0,6 [m]. Tak mała chropowatość powierzchni jest bardzo trudna do osiągnięcia przy obróbce skrawaniem (zwłaszcza dla materiałów o dobrych własnościach plastycznych).

6.3.3. Dokładność wymiarowo - kształtowa

Osiągana dokładność wymiarowo - kształtowa zależy od zastosowanej metody kształtowania, dokładności wymiarów narzędzi oraz doboru średnicy półwyrobu. Większość metod zapewnia otrzymanie gwintów w klasie średniodokładnej i dokładnej (szeregi tolerancji 4 - 6 wg PN). Wysoką dokładność zapewniają zwłaszcza metody walcowania wgłębnego i wielokrotnego oraz wygniatanie i walcowanie głowicami rolkowymi gwintów wewnętrznych.

6.4. Jakość użytkowa gwintów kształtowanych plastycznie

Połączenia gwintowe kształtowane plastycznie odznaczają się w porównaniu ze skrawanymi podwyższoną wytrzymałością zwojów na ścinanie, zginanie i docisk powierzchniowy. Jest to skutek wzmocnienia i - ewentualnie - korzystnego rozkładu zanieczyszczeń. Wytrzymałość doraźna połączenia nie ulega zmianie (brak wzmocnienia rdzenia śruby). Wzrasta natomiast wytrzymałość zmęczeniowa i odporność na zużycie ścierne.

Wykorzystanie podwyższonej wytrzymałości zwojów przez obniżenie wysokości nakrętki i zmniejszenie długości wkręcanej w otwór śruby może przynieść poważne oszczędności materiału. Aby to było możliwe, niezbędne jest wykonanie obydwu elementów połączenia (gwintów na śrubie i w nakrętce lub otworze) metodami obróbki plastycznej.

6.5. Przygotowanie półwyrobów do plastycznego kształtowania gwintów

Dokładność średnicy podziałowej i wewnętrznej kształtowanego gwintu zapewniona jest przez odpowiednie wymiary i ustawienie narzędzia lub wielkość promieniowego przemieszczenia. Średnica zewnętrzna natomiast zależy od średnicy półwyrobu, bowiem wierzchołek gwintu tworzy się wskutek plastycznego płynięcia materiału wyciskanego przez wierzchołki zarysu narzędzia do obszarów pomiędzy nimi. Przy zbyt małej średnicy półwyrobu (gwinty zewnętrzne) lub przy zbyt dużej średnicy otworu (gwinty wewnętrzne), powstający wierzchołek gwintu nie zostanie w pełni ukształtowany (będzie miał zbyt małą wysokość). W przypadku przeciwnym może dojść do zniszczenia gwintu lub narzędzia, względnie do wykonania gwintu o wymiarach nie mieszczących się w polu tolerancji (przy tak zwanym kształtowaniu otwartym - gdy narzędzie jest tak zaprojektowane, że wierzchołki gwintu o nominalnej wysokości nie stykają się z nim na średnicy wewnętrznej). Srednicę półwyrobu oraz jej tolerancję dobiera się z warunku stałej objętości materiału lub doświadczalnie.

Odpowiednią średnicę półwyrobu uzyskuje się za pomocą toczenia, szlifowania, wytaczania, wiercenia lub rozwiercania. W masowej produkcji wyrobów śrubowych podczas kucia na automatach kuźniczych właściwy wymiar średnicy otrzymuje się przez przepychanie końca odkuwki śruby przez matrycę, lub przez przebijanie otworu w odkuwce nakrętki.

Końcówki półwyrobów winny być zukosowane pod kątem ok. 15o, a krawędzie otworów sfazowane. Ułatwia to uchwycenie materiału przez walce lub wprowadzenie narzędzia do otworu i zapobiega zerwaniu pierwszych zwojów gwintu.

7. Literatura

1. Łyczko K.: Technologia narzędzi i wygniatania gwintów wewnętrznych. Politechnika Częstochowska, Częstochowa 1999

2. Ю. А. Миропльский, Е. Р. Луговой: Накатывание резьб и профилей. Изд. „Машиностроение”, Moskwa 1976

3. S. Okoński: Walcowanie gwintów wewnętrznych. Obróbka plastyczna, 18, 4, 1979

4. S. Okoński: Głowica do walcowania lub dogniatania gwintów wewnętrznych. Patent PRL nr 102594, 1979

5. Е. В. Рыжов, О. С. Андрейчиков, А. Е. Стешков: Раскатывание резьб. Изд. „Машиностроение”, Moskwa 1974

6. T. A. Султанов: Резбонакатные головки. Изд. Машиностроение, Moskwa 1966

7. Z. Żurawski, J. Sikora, J. Płużek: Walcowanie gwintów. WNT, Warszawa 1976

8. Wykaz norm

1. PN-70/M-02013

2. PN-70/M-02113

5

1

p

3

2

1

4

p

---