Почему накатка резьбы важна для ходовых винтов?

Каковы преимущества накатки резьбы?

Основные преимущества накатки резьбы включают повышенную прочность на разрыв, повышенную усталостную прочность, гладкую полированную поверхность и значительную экономию материала при производстве ходовых винтов.

Если ходовой винт изготовлен с использованием резьбонакатные штампы , металлические волокна не разрезаются. Вместо этого они сжимаются и перенаправляются, следуя контуру профиля резьбы. Этот непрерывный поток зерен создает структуру, которая значительно более устойчива к зачистке и сдвигу, чем нарезанная резьба, где концы зерен обнажены и действуют как концентраторы напряжений. В промышленных приложениях B2B эта дополнительная прочность позволяет передавать более высокий крутящий момент без риска механического повреждения.

Кроме того, этот процесс вызывает сжимающие остаточные напряжения в основании резьбы. Это решающий фактор в продлении усталостного срока службы ходового винта, особенно в приложениях, связанных с частыми реверсами или колебаниями с большим циклом. Поскольку материал подвергается холодной обработке, твердость поверхности боковых сторон резьбы также увеличивается, что обеспечивает лучшую износостойкость относительно ответной гайки. Этот эффект закалки гарантирует, что ходовой винт сохранит свою точность и характеристики люфта в течение более длительного срока службы.

С точки зрения экономики и производительности качество поверхности, достигаемое с помощью резьбонакатных штампов, обычно составляет от 8 до 24 микродюймов. Эта полированная поверхность намного более гладкая, чем поверхность, оставленная токарным станком или фрезой. Более гладкая поверхность приводит к более низкому коэффициенту трения, что снижает энергию, необходимую для движения, и сводит к минимуму выделение тепла во время работы. Эта эффективность имеет первостепенное значение в прецизионных системах позиционирования и приводах с большой нагрузкой.

Основные преимущества процесса прокатки:

1. Целостность материала: стружка не образуется, что обеспечивает почти 100% использование материала.

2. Структурная прочность: холодная штамповка увеличивает твердость винта до 30%.

3. Стабильность размеров: после резьбонакатных штампов они производят тысячи идентичных деталей с минимальными отклонениями. установки

4. Скорость производства: прокатка происходит значительно быстрее, чем обработка на станке с ЧПУ или шлифовка.

Материал для накатки резьбы и его подготовка

Для успешного накатки резьбы необходимы материалы с достаточной пластичностью, чтобы подвергаться пластической деформации, а также точная подготовка диаметра заготовки, чтобы гарантировать соответствие готовой резьбы определенным стандартам допусков.

Выбор материала является первым важным шагом в обеспечении эффективности резьбонакатные штампы . Как правило, для прокатки идеально подходят материалы с коэффициентом удлинения не менее 12%. Обычно для ходовых винтов используются среднеуглеродистые стали, нержавеющие стали (например, 303 или 316) и некоторые легированные стали. Если материал слишком хрупкий, давление резьбонакатных матриц приведет к растрескиванию или отслаиванию металла, а не к плавному затеканию в зубцы матрицы. Правильный выбор металлургического материала гарантирует, что процесс холодной обработки улучшит качество детали, а не ухудшит ее.

Не менее важна подготовка заготовки. В отличие от резки, при которой вы начинаете с прутка размером с внешний диаметр (НД), для прокатки требуется заготовка «шагового диаметра». Это означает, что начальный стержень имеет размер примерно такого же диаметра шага конечной резьбы. Когда резьбонакатные матрицы проникают в заготовку, они толкают материал вниз, образуя корни, и поднимают его вверх, образуя гребни. Если заготовка хотя бы немного превышает размер, избыток материала приведет к перегрузке резьбонакатных плашек , что приведет к преждевременному выходу инструмента из строя или искажению профиля резьбы.

Кроме того, необходима подготовка поверхности, такая как снятие фасок с концов заготовки, чтобы обеспечить резьбонакатных плашек . плавное зацепление Любая окалина или окисление исходного материала также могут действовать как абразив, сокращая срок службы резьбонакатных матриц . Поэтому многие производители высококачественных ходовых винтов перед прокаткой используют бесцентровое шлифование заготовок, чтобы обеспечить идеальную округлость и чистую поверхность, что в конечном итоге приводит к высокой точности, необходимой для компонентов машин B2B.

Сравнение требований к производственным заготовкам

Как изготавливаются резьбонакатные штампы?

Производство резьбонакатных штампов требует высокоточного машиностроения с использованием инструментальных сталей премиум-класса, которые подвергаются вакуумной термообработке и шлифованию на станках с ЧПУ для достижения точной геометрии, необходимой для деформации твердых металлов.

Качество ходового винта напрямую продиктовано качеством резьбонакатных плашек, использованных при его создании. Эти штампы обычно изготавливаются из высококачественных инструментальных сталей, таких как D2, M2, или специальных сталей порошковой металлургии. Эти материалы выбраны из-за их исключительной прочности и способности выдерживать огромное давление, возникающее в процессе холодной штамповки. Производственный процесс начинается с заготовки, которая подвергается точной механической обработке, а затем подвергается строгой термической обработке для достижения уровня твердости, позволяющего ей вытеснять материал заготовки, не деформируясь.

После закалки резьбонакатные матрицы подвергаются специальному процессу шлифования. Используя резьбошлифовальные станки с ЧПУ, ходовой винт определенного профиля — будь то Acme, трапециевидная или нестандартная многозаходная резьба — затачивается на лицевой стороне матрицы. Это шлифование должно быть точным с точностью до микрона, поскольку любая ошибка в профиле матрицы будет идеально воспроизведена на каждом изготовленном ходовом винте. Для крупных B2B-поставщиков долговечность этих резьбонакатных штампов повышается за счет поверхностных покрытий, таких как нитрид титана (TiN) или хромирование, которые уменьшают трение и предотвращают «налипание» материала или истирание во время цикла прокатки.

Заключительный этап изготовления резьбонакатных штампов включает контроль с помощью оптических компараторов и координатно-измерительных машин (КИМ). Крайне важно, чтобы угол упреждения, тангаж и фланговые углы были идеальными. Поскольку ходовые винты часто используются синхронно (когда два винта должны перемещать груз идеально параллельно), стабильность, обеспечиваемая высококачественными резьбонакатными штампами, не подлежит обсуждению. Конструкция матрицы обеспечивает равномерное распределение давления по заготовке, предотвращая сужение и обеспечивая постоянный шаг по всей длине винта.

Этапы процесса изготовления штампа:

1. Выбор стали: выбор высокоуглеродистых и хромистых инструментальных сталей для обеспечения максимальной долговечности.

2. Вакуумная термообработка: обеспечение равномерной твердости резьбонакатных матриц..

3. Прецизионное шлифование резьбы: создание основного профиля с точностью до субмикрона.

4. Обработка поверхности: нанесение PVD-покрытий для увеличения срока службы резьбонакатных плашек..

Типы резьбонакатных систем

Существует несколько типов систем накатки резьбы, в том числе накатка с плоской матрицей, двухвалковая цилиндрическая накатка и трехвалковая планетарная система, каждая из которых подходит для различной длины и диаметра ходового винта.

Наиболее распространенной системой для производства стандартных промышленных крепежных изделий является машина для прокатки с плоской матрицей. В этой установке одна матрица остается неподвижной, а другая движется возвратно-поступательно. Заготовка прокатывается между двумя резьбонакатными матрицами , формируя резьбу за один ход. Несмотря на свою высокую скорость, системы с плоской матрицей обычно ограничены меньшей длиной. Для длинных ходовых винтов, используемых в станках с ЧПУ или тяжелых приводах, предпочтительным выбором являются системы цилиндрических роликов.

В двухвалковых цилиндрических станках используются две вращающиеся резьбонакатные матрицы , которые оказывают гидравлическое давление на заготовку. Эта система очень универсальна и позволяет выполнять накатку с подачей (для коротких резьб) или накатку со сквозной подачей. При прокатке со сквозной подачей заготовка ходового винта непрерывно проходит через резьбонакатные матрицы , что позволяет производить винты длиной несколько метров. Это стандартный метод производства большей части трапециевидных ходовых винтов и ходовых винтов Acme на рынке B2B. Точность гидравлической синхронизации между валками определяет конечную точность хода шнека.

Трехвалковые системы часто используются для полых труб или деталей с тонкими стенками. Благодаря использованию трех резьбонакатных штампов, расположенных с интервалом 120 градусов, радиальное давление уравновешивается, что предотвращает раздавливание или искривление заготовки. Это особенно важно для специализированных ходовых винтов, используемых в аэрокосмической или медицинской технике, где снижение веса (полые валы) является приоритетом. Независимо от системы, фундаментальная опора на высококачественные резьбонакатные матрицы остается неизменной, поскольку они являются компонентами, которые в конечном итоге определяют геометрию и прочность привода линейного перемещения.

Сравнение систем прокатки