RU2098240C1 - Method and tool for knurling thread on rod articles - Google Patents

Abstract

FIELD: plastic metal working, threading tools, thread knurling on screws and wood screws. SUBSTANCE: method comprises step of making on article preliminary thread for smoothly transforming it to thread of ready article. Preliminary thread has symmetrical profile with included angle more than that of ready article but no more than 100 degrees. Knurling tool has on its entering part thread with included angle more than that of ready article but no more than 100 deg. EFFECT: enhanced efficiency of method, improved design of tool. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, к резьбообразующему инструменту и может быть использовано при формировании резьб накаткой на стержневых изделиях типа шурупов и винтов. The invention relates to the processing of metals by pressure, to a thread-forming tool and can be used in the formation of knurled threads on rod products such as screws and screws.

Известен способ формирования резьбы накаткой в плоских плашках на стержневых изделиях, например шурупов (Писаревский М.И. Новый инструмент для накатывания резьб и шлицев. М. Машиностроение, 1966, с. 15-21, рис. 6-15. Писаревский М.И. Накатывание резьб, червяков, шлицев и зубьев. Л. Машиностроение, 1986, с. 84-86, рис. 4.3-4.4), включающий последовательное выдавливание материала в процессе поперечной прокатки инструментом из области, формирующей впадину готовой резьбы, в область, формирующую вершину резьбы. При этом формирование и калибровку профиля резьбы в течении всего процесса накатки производят с углом при вершине, равным углу вершины профиля готовой резьбы. На некоторых плашках для накатки шурупной резьбы используют "измельчение шага нарезки по длине заборной части". A known method of forming a knurled thread in flat dies on rod products, such as screws (Pisarevsky MI A new tool for rolling threads and slots. M. Engineering, 1966, S. 15-21, Fig. 6-15. Pisarevsky M.I. Rolling of threads, worms, splines and teeth. L. Mashinostroenie, 1986, pp. 84-86, Fig. 4.3-4.4), including sequential extrusion of the material during transverse rolling by a tool from the region forming the cavity of the finished thread into the region forming the top of the thread. In this case, the formation and calibration of the thread profile during the entire rolling process is performed with an angle at the apex equal to the angle of the tip of the finished thread profile. On some dies for rolling the screw thread, "grinding of the cutting step along the length of the intake part" is used.

Недостаток этого способа большие удельные нагрузки при формировании профиля путем одноименного деформирования (обратного выдавливания) в процессе всего формирования резьбы, что приводит к затруднению захвата заготовки плашками на заборной части, то есть трудностям с настройкой, недостаточному качеству (не выкатанному полностью профилю) и плохой чистоте поверхности резьбы. Измельчение шага нарезки резьбы улучшает загрузку заготовки в начальный момент накатки за счет повышения площади контакта заготовки с инструментом. При этом снижается удельная нагрузка на инструмент, так как условия пластического течения материала более благоприятны за счет внедрения инструмента острого профиля (такого как и при накатке метрических резьб), но в последующий момент усилия возрастают за счет более сложного выдавливания материала из области "лишних" ниток. The disadvantage of this method is the high specific loads when forming a profile by the same deformation (reverse extrusion) during the entire formation of the thread, which leads to difficulties in capturing the workpiece with dies on the intake part, that is, difficulties with adjustment, insufficient quality (not completely rolled out by the profile) and poor cleanliness thread surface. The grinding of the threading step improves the loading of the workpiece at the initial moment of rolling by increasing the contact area of the workpiece with the tool. At the same time, the specific load on the tool is reduced, since the conditions of the plastic flow of the material are more favorable due to the introduction of a sharp profile tool (such as when rolling metric threads), but at a subsequent moment the forces increase due to more difficult extrusion of the material from the region of “excess” threads .

Наиболее близким к изобретению является способ (Бурнштейн И.Е. Репин В. Г. Производство шурупов. М. Металлургиздат, 1955, с. 265-283, рис. 152-156. ), включающий последовательное формирование резьбы поперечной прокатки (накаткой) в плоских плашках путем выдавливания материала с боков вверх при внедрении в начальный момент в заготовку деформирующего инструмента в форме острого симметричного профиля и последующего постепенно расширения впадины и вытеснения материала из впадины профиля в вершину нормальной шурупной резьбы. Выполнение этого способа обеспечивает конструкция резьбообразующего инструмента, у которого профиль, формирующий резьбу на заборной части, выполнен под углом таким образом, что в начале плашки он имеет симметричную треугольную форму, постепенно переходящую по длине заборной части к нормальной шурупной резьбе. При этом профиль симметричной заостренной части и шурупный профиль выполнены с углом при вершине, равным углу при вершине профиля готовой резьбы. Несмотря на то, что более надежный захват и лучший процесс накатывания обеспечивают плашки, имеющие острый симметричный профиль резьбы, к недостаткам этого способа относятся большие удельные нагрузки за счет формирования профиля путем одноименного деформирования (обратного выдавливания) в процессе всего формирования резьбы, что приводит либо к неполному оформлению вершины профиля резьбы, либо к недостаточному захвату заготовки плашками на заборной части, когда с целью более полного оформления профиля плашки сведены так, что в место поперечной прокатки заготовка протягивается сквозь плашки. Увеличение количества и величины поперечных насечек приводит к ухудшению чистоты поверхности профиля, резьба получается рваной. Closest to the invention is a method (Burnstein I.E. Repin V.G. Production of screws. M. Metallurgizdat, 1955, p. 265-283, Fig. 152-156.), Including the sequential formation of threads of transverse rolling (knurling) in flat dies by squeezing the material from the sides up when introducing at the initial moment into the workpiece a deforming tool in the form of a sharp symmetrical profile and the subsequent gradual expansion of the cavity and the displacement of the material from the cavity of the profile to the top of a normal screw thread. The implementation of this method provides the design of a thread-forming tool, in which the profile forming the thread on the intake part is made at an angle so that at the beginning of the die it has a symmetrical triangular shape, gradually transitioning along the length of the intake part to a normal screw thread. In this case, the profile of the symmetric pointed part and the screw profile are made with an angle at the apex equal to the angle at the apex of the finished thread profile. Despite the fact that a more reliable grip and a better rolling process is provided by dies having a sharp symmetrical thread profile, the disadvantages of this method include large specific loads due to the formation of a profile by the same deformation (reverse extrusion) during the entire thread formation, which leads either to incomplete design of the top of the thread profile, or to insufficient capture of the workpiece by the dies on the intake part, when for the purpose of more complete design of the profile of the dies are reduced so that in place pepper rolling the workpiece is pulled through the dies. An increase in the number and size of transverse notches leads to a deterioration in the cleanliness of the surface of the profile, the thread is torn.

Техническая задача изобретения состоит в повышении качества резьбы за счет снижения удельных давлений на инструмент в процессе ее формирования. The technical task of the invention is to improve the quality of the thread by reducing the specific pressure on the tool in the process of its formation.

Поставленная задача решается тем, что формирование резьбы производят путем выдавливания деформируемого материала за счет внедрения в начальный момент инструмента острой симметричной формы, переходящей постепенно в оттиск формы профиля резьбы готового изделия, при этом в начальный период формируют предварительную резьбу, переходящую постепенно в резьбу готового изделия. Предварительную резьбу формируют симметричного острого профиля, переходящую постепенно в форму профиля резьбы готового изделия с углом при вершине, превышающим угол при вершине профиля резьбы готового изделия. Предварительную резьбу формируют с профилем, имеющим угол при вершине не более 100 град. The problem is solved in that the formation of the thread is carried out by extruding the wrought material due to the introduction at the initial moment of the tool of an acute symmetrical shape, which gradually turns into an impression of the shape of the thread profile of the finished product, while in the initial period a preliminary thread is formed, which gradually turns into the thread of the finished product. A preliminary thread is formed of a symmetrical sharp profile, which gradually turns into the shape of the thread profile of the finished product with an angle at the apex greater than the angle at the top of the thread profile of the finished product. A preliminary thread is formed with a profile having an angle at the apex of not more than 100 degrees.

При формировании асимметричной (упорной) резьбы предварительную резьбу формируют из симметричного острого профиля, постепенно переходящего в асимметричную форму профиля резьбы готового изделия. When forming an asymmetric (resistant) thread, the preliminary thread is formed from a symmetrical sharp profile, gradually turning into an asymmetric shape of the thread profile of the finished product.

Нитки резьбы формообразующего инструмента на части заборного участка выполнены острой симметричной формы, постепенно переходящей в форму профиля резьбы готового изделия с углом при вершине, превышающим угол при вершине профиля резьбы готового изделия. The threads of the forming tool on a part of the intake section are made of acute symmetrical shape, gradually turning into the shape of the thread profile of the finished product with an angle at the apex greater than the angle at the apex of the thread profile of the finished product.

Формирование в начальный период процесса накатки предварительной резьбы симметричного профиля, переходящей постепенно в резьбу с профилем резьбы готового изделия, имеющего угол при вершине боковых образующих профиля, превышающий угол профиля резьбы готового изделия, переходящей последовательно в резьбу с профилем готового изделия, имеющего угол при вершине, равный углу профиля готовой резьбы, обеспечивает внедрение острого симметричного профиля инструмента, постепенное расширение впадины, вытеснение металла с боков профиля резьбы вверх с минимальным давлением на инструмент. Увеличение угла образующей профиля обеспечивает в начальный момент при той же самой глубине внедрения инструмента в заготовку большую площадь контакта инструмента с заготовкой, улучшает захват заготовки и процесс накатки (снижается вероятность проскальзывания заготовки) в плашках. Кроме того, профиль с большим углом легче заполняется металлом. На следующей стадии, когда предварительный профиль резьбы сформирован, снижение угла образующего профиля резьбы обеспечивает дополнительное давление инструмента с боковых сторон профиля, позволяющее без увеличения сжимающей нагрузки на инструментальную пару выкатывать качественную (более заполненную в области вершины) резьбу даже с профилем менее 60 град. при вершине. Оптимальный угол, образующий профиль предварительной резьбы, составляет около 90 град. Увеличение угла свыше 100 град. приводит к дополнительным трудностям при сведении плашек в процессе настройки, при этом ухудшается качество поверхности резьбы за счет раскатанного металла, вытесненного из профиля резьбы в стержень заготовки. Избыточное выдавливание металла из резьбы в стержень повышает нагрузку на инструмент и ухудшает условия накатки (появляется овальность, заготовку перестает закручивать и протягивает сквозь нитки плашек). Снижение угла образующей профиля предварительно сформированной резьбы менее 65 град. не дает никакого эффекта. The formation in the initial period of the knurling process of the pre-thread of a symmetrical profile, gradually turning into a thread with a thread profile of the finished product having an angle at the apex of the side generatrices of the profile exceeding the angle of the thread profile of the finished product, turning sequentially into the thread with the profile of the finished product, having an angle at the apex, equal to the angle of the finished thread profile, ensures the introduction of a sharp symmetrical profile of the tool, the gradual expansion of the depression, the displacement of metal from the sides of the thread profile top with minimum pressure on the tool. Increasing the angle of the generatrix of the profile provides at the same time with the same depth of penetration of the tool into the workpiece a large contact area of the tool with the workpiece, improves the grip of the workpiece and the knurling process (reduces the likelihood of slipping of the workpiece) in the dies. In addition, a profile with a large angle is easier to fill with metal. At the next stage, when a preliminary thread profile is formed, reducing the angle of the forming thread profile provides additional tool pressure from the sides of the profile, allowing to roll out high-quality (more filled in the apex) thread even with a profile of less than 60 degrees without increasing the compressive load on the tool pair. at the top. The optimum angle forming the pre-thread profile is about 90 degrees. Angle increase over 100 deg. This leads to additional difficulties in converting the dies during the tuning process, while the quality of the surface of the thread deteriorates due to rolled metal displaced from the thread profile into the workpiece core. Excessive extrusion of metal from the thread into the rod increases the load on the tool and worsens the knurling conditions (ovality appears, the workpiece ceases to twist and draws through the threads of the dies). Reducing the angle of the forming profile of the preformed thread less than 65 degrees. has no effect.

При формировании накаткой упорных (асимметричных по профилю резьб) схема накатки "симметричная в асимметричную" остается оптимальной, поскольку обеспечивает не только получение качественной резьбы, но и исключает смещение заготовки в осевом направлении (затягивание) особенно в начальный момент накатки. При предварительно сформированном симметричном профиле и последующем выкатывании асимметричного профиля осевого смещения не наблюдается. When forming thrust (asymmetric along the profile of the threads) knurling, the "symmetric to asymmetric" knurling scheme remains optimal, since it provides not only high-quality threads, but also eliminates axial movement of the workpiece (tightening) especially at the initial knurling moment. With a pre-formed symmetric profile and subsequent rolling out of the asymmetric profile, axial displacement is not observed.

Инструмент с нитками резьбы, выполненными с переменным профилем и двойным углом при вершине профилей на резьбообразующей части, обеспечивает наибольшее качество резьбы и лучшую стойкость. A tool with thread threads made with a variable profile and a double angle at the top of the profiles on the thread forming part provides the highest quality of the thread and the best resistance.

На фиг. 1 показана схема формирования резьбы на заготовках шурупов, где а поверхность материала заготовки под накатку резьбы; б поверхность окончательно сформированной резьбы с углом при вершине 60 град. в - поверхность деформируемого материала в начальный момент вдавливания острого симметричного профиля инструмента с углом при вершине 90 град. г поверхность деформируемого материала в момент перехода острого симметричного профиля в профиль, близкий по форме к профилю оттиска готовой резьбы с углом при вершине 90 град. д поверхность предварительно сформированной резьбы с углом при вершине 90 град. е поверхность деформируемого материала в момент формирования из предварительной резьбы, окончательной резьбы с углом при вершине 60 град. на фиг. 2 форма рабочей части резьбообразующего инструмента, где: а участок переменного профиля с заостренного симметричного до профиля, по форме близкого к оттиску профиля готовой резьбы с углом при вершине 90 град. (формирования предварительной резьбы); б участок переменного профиля, по форме близкого к оттиску профиля готовой резьбы с углом при вершине 60 град. (формирования окончательной резьбы); в участок профиля, равный оттиску профиля готовой резьбы с углом при вершине 60 град. (калибрование окончательной резьбы). In FIG. 1 shows a pattern of thread formation on screw blanks, where a is the surface of the workpiece material for knurling; b the surface of the finally formed thread with an angle at the apex of 60 degrees. in - the surface of the deformable material at the initial moment of indentation of the sharp symmetric profile of the tool with an angle at the apex of 90 degrees. g the surface of the deformable material at the moment of transition of a sharp symmetric profile to a profile close in shape to the profile of the print of the finished thread with an angle at the apex of 90 degrees d the surface of the preformed thread with an angle at the apex of 90 degrees. e the surface of the deformable material at the time of formation of the preliminary thread, the final thread with an angle at the apex of 60 degrees. in FIG. 2 is the shape of the working part of the thread-forming tool, where: a section of a variable profile from a pointed symmetrical to a profile similar in shape to a print of a finished thread profile with an angle at the apex of 90 degrees. (pre-threading); b section of a variable profile, in shape close to the impression of the profile of the finished thread with an angle at the apex of 60 degrees. (formation of the final thread); in the profile section, equal to the imprint of the finished thread profile with an angle at the apex of 60 degrees. (calibration of the final thread).

В данном случае "а" и "б" составляют заборную часть инструмента, участок "в" калибрующую часть. В случае, когда угол больше 0 град. участок "в" переходит к заборной части инструмента, на котором производят дополнительное формирование резьбы переменного профиля с углом при вершине 60 град. In this case, “a” and “b” comprise the intake part of the instrument, the section “c” of the calibrating part. In the case when the angle is greater than 0 deg. section "c" goes to the intake part of the tool, on which additional formation of a thread of variable profile with an angle of 60 degrees at the apex is performed.

Способ формирования резьбы и инструмент для его осуществления реализованы при изготовлении шурупов и самонарезающих винтов по ГОСТ809-71, ГОСТ1144-80, ГОСТ10621-80, ГОСТ11652-80, DIN571, DIN7981 и др. на двухударных автоматах типа A1916, A1918, многопозиционных автоматах KA-84, AB1921 и др. The method of thread formation and the tool for its implementation are implemented in the manufacture of screws and self-tapping screws according to GOST809-71, GOST1144-80, GOST10621-80, GOST11652-80, DIN571, DIN7981 and others on two-hit automatic machines such as A1916, A1918, multi-position automatic machines KA- 84, AB1921 et al.

Предварительно высаженную заготовку с диаметром под накатку dn подают в резьбонакатное устройство. При перемещении (вращении) подвижной плашки (ролика) относительно неподвижной (сегмента) заготовка захватывается заборной частью инструмента в области накатываемой резьбы. Симметричный заостренный профиль с углом при вершине 90 град. резьбообразующих ниток заборной части инструмента (фиг. 2а), вдавливаясь в заготовку, вытесняет деформируемый материал с боков в сторону и вверх (фиг. 1в). Перемещение (вращение) подвижного инструмента закручивает заготовку, перемещая ее при этом поступательно относительно неподвижной части инструмента. Перемещенный профиль резьбообразующих ниток инструмента (фиг. 2а) постепенно расширяет впадины и вытесняет материал из впадины профиля в вершину предварительной шурупной резьбы с профилем, имеющим угол при вершине 90 град. (фиг. 1г, д). При дальнейшем перемещении заготовки резьбообразующими нитками заборной части с перемещенным профилем 90-60 град. (фиг. 2б) окончательно оформляют профиль готовой резьбы, (фиг. 1б) вытесняя материал уже боковыми стенками резьбообразующих ниток инструмента вверх (фиг. 1е), заполняя острие резьбы и оформляя ее впадину (фиг. 1б). Калибрующая часть резьбообразующего инструмента (фиг. 1в) окончательно придает резьбе необходимый вид (чистоту поверхности и точность профиля). Полученная резьба по сравнению с резьбой, полученной традиционным способом, имеет более чистую поверхность и повышенную точность. Предлагаемым способом получена качественная шурупная резьба с углом при вершине профиля 40 град. кроме этого холодной накаткой получена упорная шурупная резьба диаметром 24 мм на путевых шурупах. Полученные изделия соответствуют требованиям стандартов. A pre-planted billet with a knurling diameter dn is fed into a thread rolling device. When moving (rotating) the movable die (roller) relatively motionless (segment), the workpiece is captured by the intake part of the tool in the area of the thread being rolled. Symmetric pointed profile with an angle at the apex of 90 degrees. the thread-forming threads of the intake part of the tool (Fig. 2a), pressing into the workpiece, displaces the deformable material from side to side and up (Fig. 1c). The movement (rotation) of the movable tool spins the workpiece, moving it while translationally relative to the fixed part of the tool. The moved profile of the thread-forming tool threads (Fig. 2a) gradually expands the depressions and displaces the material from the depression of the profile to the top of the pre-screw thread with a profile having an angle of 90 degrees at the apex. (Fig. 1d, d). With further movement of the workpiece by thread-forming threads of the intake part with a moved profile of 90-60 degrees. (Fig. 2b) finally complete the profile of the finished thread, (Fig. 1b) displacing the material by the side walls of the thread-forming tool threads upwards (Fig. 1e), filling the point of the thread and forming its depression (Fig. 1b). The calibrating part of the thread-forming tool (Fig. 1c) finally gives the thread the necessary appearance (surface cleanliness and profile accuracy). The resulting thread in comparison with the thread obtained in the traditional way, has a cleaner surface and increased accuracy. The proposed method obtained high-quality screw thread with an angle at the top of the profile of 40 degrees. in addition, a cold knurled threaded screw thread with a diameter of 24 mm was obtained on track screws. The resulting products comply with the requirements of the standards.

Claims (3)

1. Способ формирования накаткой резьбы на стержневых изделиях, при котором выдавливают деформируемый материал за счет внедрения резьбообразующего инструмента острой симметричной формы, переходящей постепенно в оттиск профиля резьбы готового изделия, отличающийся тем, что вначале формируют на изделии предварительную резьбу, переходящую постепенно в резьбу готового изделия, при этом предварительную резьбу формируют симметричного профиля с углом при вершине, превышающим угол профиля готового изделия, но не более 100^o.1. The method of forming a knurled thread on the rod products, in which a deformable material is squeezed out by introducing a thread-forming tool of acute symmetrical shape, gradually turning into an impression of the thread profile of the finished product, characterized in that first a preliminary thread is formed on the product, which gradually turns into the thread of the finished product , while the preliminary thread form a symmetrical profile with an angle at the apex greater than the profile angle of the finished product, but not more than 100 ^o . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при формировании резьбы с асимметричным профилем предварительную резьбу формируют с симметричным острым профилем, переходящим постепенно в асимметричную форму профиля резьбы готового изделия. 2. The method according to p. 1, characterized in that when forming a thread with an asymmetric profile, the preliminary thread is formed with a symmetrical sharp profile, gradually turning into an asymmetric shape of the thread profile of the finished product. 3. Инструмент для формирования накаткой резьбы на стержневых изделиях и имеющий нитки резьбы с острым симметричным профилем, переходящим постепенно в форму профиля оттиска резьбы готового изделия, отличающийся тем, что на части заборного участка нитки резьбы выполнены с углом при вершине, превышающим угол при вершине профиля резьбы готового изделия, но не более 100^o.3. A tool for forming a knurled thread on the rod products and having thread threads with a sharp symmetrical profile, gradually turning into the shape of the thread imprint profile of the finished product, characterized in that on the part of the intake section of the thread the threads are made with an angle at the apex greater than the angle at the top of the profile thread of the finished product, but not more than 100 ^o .

Images