Single Pass Formation of Threads on Ductile Metals by Deformational Cutting

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Threads manufacturing in mass production is based on non-waste methods of plastic deformation. For medium-and small-scale production, methods of thread cutting with taps, dies, thread chasers, thread mills, thread cutters have become widespread. For all known methods of thread cutting, the problem is to obtain threads on the material with high plasticity, especially on thin-walled tubes. A universal method of obtaining threads of various diameters and pitches is threading on lathes using thread cutters. A significant disadvantage of threading by cutters is the multi-pass processing, which significantly reduces productivity. There is a relatively new method of deformational cutting (DC) based on both the cutting process and the process of deformation of the undercut layer. In the article, the modification of the DC method is considered as an alternative to the traditional cutter threading based on the material removal from the thread grooves. The purpose of the work: approbation of the DC method as a method of obtaining threads on ductile metals in one pass of the tool with a minimum amount of material to be removed as a chip. The tasks of the work: theoretical analysis of the process of redistribution of material in the process of DC, identification of the main laws and features of thread formation, analysis of the threads obtained. In this paper, the outer threading of copper tubes by the DC method but having tool feed to the deforming edge is studied. Methods of research are the analysis of geometric parameters obtained threads and metallographic studies, including the measurement of the distribution of hardness on the threaded profile. Results and discussion. For DC uses a special tool that provides the cutting process of the main cutting edge, and eliminates the cutting process on the auxiliary edge, which is deforming edge. In DC process the layer cut by the cutting edge is squeezed out onto the treated surface in the form of a ridge, which takes the final shape of the threaded profile on the next turn of the workpiece. Conclusions: Theoretically justified and experimentally confirmed the designation of processing parameters to obtain a threaded profile of the required geometry. The proposed method of obtaining threads mediate between the methods based on the cutting process (removal of the workpiece material) and the process of plastic deformation. The main difference from conventional thread cutting is that in the process of DC there is a plastic redistribution of the material from the volume of the thread grooves to the volume of the thread ridge. The main difference from the thread rolling is that in DC new surfaces are formed, which is peculiar for the cutting processes. In the structure of the material of the threaded profile there are zones common for both processes of plastic deformation and conventional cutting. The large value of tool rake angle on the cutting edge and improved metal flow conditions on the tool face significantly reduce the load on the workpiece to be processed. In contrast to grooving with a threaded cutter, the proposed process allows threading in a single pass of the tool. In practical terms, the method can be used for single-pass cutting of threads with a cutter on ductile metal.

About the authors

N. N. Zubkov

Email: zoubkovn@bmstu.ru
D.Sc. (Engineering), Professor, Bauman Moscow State Technical University, 5 Baumanskaya 2-ya, Moscow, 105005, Russian Federation, zoubkovn@bmstu.ru

References

  1. Black J.T., Kohser R.A. DeGarmo's materials and processes in manufacturing. – New York: John Wiley & Sons, 2011. – 1184 p. – ISBN 0470924675.
  2. Jones F.D. Thread-cutting methods: a treatise on the operation and use of various tools and machines for forming screw threads, including the application of lathes, taps, dies, standard and special attachments, thread-milling machines, and thread-rolling machines. – Sacramento: Creative Media Partners, 2018. – 358 p. – ISBN-10: 066644692X. – ISBN-13: 9780666446923.
  3. Heiler R. Cold Thread Forming – the chipless alternative for high resistant internal threads // MATEC Web Conference. – 2018. – Vol. 251. – Art. 02046. – doi: 10.1051/matecconf/201825102046.
  4. Klocke F. Manufacturing processes. 1. Cutting. – Berlin: Springer-Verlag, 2011. – 504 p. – ISBN 978-3-642-11978-1.
  5. Кудряшов Е.А., Смирнов И.М. Скоростное фрезерование резьбы вращающимися резцами // Обработка металлов (технологии, оборудование, инструменты). – 2013. – № 1 (58). – С. 4–8.
  6. Danilenko B.D. Cutting conditions for thread mills // Russian Engineering Research. – 2015. – Vol. 35 (1). – P. 76–77. – doi: 10.3103/S1068798X15010098.
  7. Mal’;kov O.V. Precision of the external thread profile in thread cutting // Russian Engineering Research. – 2013. – Vol. 33 (3). – P. 172–175. – doi: 10.3103/S1068798X1303012X.
  8. Vishal A., Fromentin G., Poulachon G. Modeling of interferences during thread milling operation // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2010. – Vol. 49 (1). – P. 41–51. – doi: 10.1007/s00170-009-2372-5.
  9. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 2 / В.Н. Андреев, А.Н. Афонин, В.Ф. Безъязычный [и др.]. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Инновационное машиностроение, 2018. – 817 с. – ISBN 978-5-6040281-7-9.
  10. Технология машиностроения. Методы обработки резьб / В.В. Клепиков, А.М. Кузнецов, A.C. Лобанов, А.Д. Максимов, В.Г. Якухин. – М.: Форум, 2007. – 95 с. – ISBN 978-5-91134-164-0.
  11. Зубков Н.Н., Васильев С.Г., Попцов В.В. Особенности закалочного деформирующего резания // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 2. – С. 35–49. – doi: 10.17212/19946309201820.23549.
  12. Kukowski R. MDT – micro deformation technology // Proceedings of ASME 2003 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. – Washington, 2003. – P. 305–308. – doi: 10.1115/IMECE2003-42861.
  13. Heat transfer and crisis phenomena at boiling of refrigerant films falling down the surfaces obtained by deformational cutting / O. Volodin, N. Pecherkin, A. Pavlenko, N. Zubkov // Interfacial Phenomena and Heat Transfer. – 2017. – Vol. 5 (3). – P. 215–222. – doi: 10.1615/InterfacPhenomHeatTransfer.2018025507.
  14. Investigation of heat transfer in evaporator of microchannel loop heat pipe / A. Yakomaskin, V. Afanasiev, N. Zubkov, D. Morskoy // Journal of Heat Transfer. – 2013. –Vol. 135 (10). – Art. 101006. – doi: 10.1115/1.4024502.
  15. Novel electrical joints using deformation machining technology. Pt. 2. Experimental verification / L. Solovyeva, N.Zubkov, B. Lisowsky, A. Elmoursi // IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology. – 2012. – Vol. 2 (10). – P. 1718–1722. – doi: 10.1109/TCPMT.2012.2199755.
  16. Zubkov N.N., Sleptsov A.D. Influence of deformational cutting data on parameters of polymer slotted screen pipes // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2016. – Vol. 138 (1). – P. 011007-1–011007-7. – doi: 10.1115/1.4030827.
  17. Патент 2556897 Российская Федерация. Способ поверхностного закалочного упрочнения режуще-деформирующим инструментом / Н.Н. Зубков, С.Г. Васильев, В.В. Попцов. – № 2014101642; заявл. 21.01.2014; опубл. 20.07.2015.
  18. Zubkov N., Ovtchinnikov A., Vasil'ev S. Tool–Workpiece interaction in deformational cutting // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36 (3). – P. 209–212. – doi: 10.3103/S1068798X16030217.
  19. Зубков Н.Н., Овчинников А.И. Формообразование резьбовых профилей методом инверсного деформирующего резания // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2003. – № 5. – С. 33–44.
  20. ГОСТ 2789–73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. – Взамен ГОСТ 2789–59; введ. 01.01.75. – М.: Стандартинформ, 2018. – 6 с.
  21. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. – Введ. 01.01.77. – M.: Изд-во стандартов, 1993. – 34 с.
  22. Davim J.P. Surface integrity in machining. – London: Springer-Verlag, 2010. – 215 p. – ISBN 978-1-84842 873-5.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».