Процесс нарезания резьбы на токарном станке

Методы и особенности нарезания резьбы резцом на токарном станке

Для того чтобы нарезать резьбу на токарном станке, могут применяться разные инструменты. Опытные мастера чаще всего делают это при помощи резца.

Но также можно применить и рабочие головки специального назначения, метчики, плашки. А также такая операция, проводится используя технологию накатки.

В этой статье мы разберёмся, какие бывают резьбы, как их получить при помощи разных методов, и как проверить их качество.

Методы получения

Существует два основных метода для получения резьбы. Они делятся на нарезание и накатывание. Также различные методы используются для внутренней и наружной резьбы.

К примеру, для наружной, необходимо воспользоваться разными плашками, резцами, резьбовыми фрезами и гребенками, либо роликами на резьбонакатных автоматах.

При выборе одного или другого метода, нужно учитывать желаемый профиль резьбы, характер материала, необходимый объем и точность.

Классификация

Существует огромное множество типов резьбы. Они отличаются по форме профиля, расположению, направлению заходов, величиной шага и многим другим параметрам.

По форме профиля резьбы бывают

• Трапециевидные.
• Прямоугольные.
• Круглые.
• Упорные.
• Треугольные: метрические; дюймовые; трубные.

По направлению заходов

• Левая.
• Правая.

По расположению

• Наружная (как у болта).
• Внутренняя (как у гайки).

По поверхности, на которой выполнена резьба

• Цилиндрическая.
• Коническая.
• По эксплуатационному назначению.
• Крепёжные.
• Крепёжно-уплотнительные.
• Ходовые.
• Специальные.

Как нарезать на токарном?

К примеру, нарезка на токарном станке, используя резец будет выглядеть так: резец двигается вдоль оси вращающиеся детали, которая поддаётся вперёд и назад по отношению к резцу, и своей заостренной вершинкой прочерчивает линию винтового типа.

Винтовая линия отличается углом её подъёма или увеличения. Величина этого угла, перпендикулярна оси вращения, она измеряется между касательной и определяется: величиной подачи режущего инструмента, который перемещается вдоль оси, с частотой вращения детали.

Нарезание внутренней и наружной

Чтобы нарезать внутреннюю или наружную резьбу, нужно применить стержневой резец. Их изготовление отличается лишь формой резца. Для наружной, применяются прямые или отогнутые резцы.

А для внутренней изогнутые резцы или прямые. Расположение кромки резца обязательно должно совпадать профилем обрабатываемой резьбы.

Нарезание метчиками и плашками

Плашками вырезается наружная резьба. Участок детали предварительно обрабатывается. Диаметр поверхности, которая будет обработана должен быть чуть-чуть меньше наружного диаметра резьбы.

Сперва снимается фаска, соответствующая высоте профиля резьбы. Затем плашка устанавливается в патрон (плашкодержатель).

И выбирается скорость в соответствия с нужной резьбой (она указана на тыльной стороне станка).

Метчики часто используются для внутренней метрической резьбы. Как правило, на станке используется машинные метчики, это позволяет за один проход закончить деталь.

Для резьбы из твердых, вязких материалов используются комплекты из 2–3 метчиков. В комплекте из двух, правый делает 75% работы, а второй лишь доводит до нужного размера.

В комплекте из трёх метчиков, правый или черновой делает 60% работы, средний (получистовой) 30% работы, а третьи 10%.

Использование резьбонарезных головок

Для труб и болтов применяются резьбонарезные головки. Они устанавливаются в станок, затем настраивается нужный диаметр и передвигается по трубе. Они способны осуществлять работу с высокой точностью.

Универсальные головки позволяют установить гребенки от разных компаний. Также есть возможность смазки гребёнок и регулировки размеров, часто встречается ручной зажим.

Особенности левой

Во-первых, нужно переключить режим работы ходового винта, чтобы он начал крутиться влево. Это делается, переключив рычаг, определяющий направление раскручивания. И дальше всё происходит с точностью до наоборот по сравнению с правой резьбой.

Только надо учитывать, что при переключении на реверс, резец не будет отходить на сторону задней бабки, а наоборот, будет двигаться к патрону. Во избежание их столкновения надо тщательно следить за производимыми движениями.

Контроль качества

Чтобы удостовериться в том, что заготовка была обработана правильно, необходимо воспользоваться резьбовыми шаблонами. С их помощью проверяется шаг резьбы.

Но для комплексной оценки применяется резьбовой калибр. Для удобства его устанавливают в стойке, и настраивают по эталону или шаблону, затем проверяется ход самой детали.

Также можно воспользоваться самым простым и часто используемым методом. Берётся гайка или болт, и прокручивается по выполненной детали.

Если походу движения на резьбе заметны задиры, или нужно прикладывать больше усилий, тогда вы допустили погрешность в работе. Теперь вы уже знаете, как пользоваться токарным станком для выполнения различных гаек, болтов или резьбовых соединений.

Важно помнить, что такие детали, требуют к себе большой осторожности и нежности при каждом проходе, и даже проверки качества. Лучше потратить больше времени на работу, чем потом испортить несколько заготовок.

Интересное видео

Как нарезать резьбу на токарном станке резцом: видео, количество оборотов, размерность

Нарезание резьбы на токарном станке это одна из самых распространенных операций, ежедневно выполняемых на тысячах токарных станков. В качестве рабочего инструмента используются резцы, головки резьбонарезные, плашки и метчики. Выполнение резьбы с использованием резца требует особой сноровки и знаний.

Виды резцов

Конструкция токарного станка позволяет нарезать внутреннюю и наружную резьбу. Для этого создано множество разновидностей резцов, относящихся к трем большим группам:

• призматические;
• круглые;
• стержневые.

Стержневые — самый простой тип инструмента для нарезки. Это стержень (любой формы сечения) с рабочей головкой. Профиль определяется формой головки. Одна из разновидностей стержневых резцов — с припаянными твердосплавными рабочими гранями. Они более устойчивы к стиранию и не требуют частых заточек. Круглые и призматические относятся к фасонной категории.

Призматические режут только внешнюю сторону. По сравнению со стержневыми способны работать с большими поверхностями. Резец удерживается в держателе «ласточкиным хвостом». Способны к большему количеству переточек, чем стержневые.

Круглые выполняют наружную и внутреннюю резьбу. Они удобнее режут и имеют больший спектр применения, нежели призматические. Их можно перетачивать большее количество раз. В держателе устанавливаются относительно торца и отверстия.

Техника нарезания резьбы

Резец равномерно передвигается вдоль заготовки и своей вершиной прорубает линию в форме винта. Наклон линии к оси, перпендикулярной движению резака, называется углом увеличения винтовой линии. Зависит этот показатель от:

• скорости вращения детали в станке;
• особенностей подачи резака.

Во время заглубления резака в болванку она покрывается винтовой канавкой. Резьба обеспечивает надежное крепление, уплотнение либо передвижение элементов в запланированном направлении.

В зависимости от конфигурации болванки дается название крепления: цилиндрическое либо коническое. Профиль, который является одновременно поперечником проекции на плоскость резьбы, подбирают с учетом назначения. Наиболее применимы следующие профили:

• прямоугольный;
• трапециевидный;
• остроугольный.

Их нарезают однозаходными или многозаходными. Вторые создаются несколькими канавками, расположенными на одинаковых промежутках друг от друга, первые — единой канавкой.

Свойства резьбы определяются такими понятиями, как шаг и ход — расстояние между одинаковыми элементами витка. Он равняется произведению количества заходов на шаг.

Правила нарезки

1. Чистота резьбы определяется постановкой и направлением движения инструмента. Чтобы использовать инструмент правильно существует шаблон. Он размещается параллельно серединам станка на заготовке. Проекции инструмента и шаблона накладывают друг на друга и исследуют просвет. Резак размещают исключительно по центральной линии станка.
2. Внутренняя резьба нарезается изогнутыми инструментами (при небольшом поперечнике отверстия). Можно использовать ровный инструмент, вставив его в оправку. Наружная — чаще гнутыми, в редких случаях ровными. Выбор резца зависит от типа металла и параметров резьбы.
3. Правила размещения рабочей грани инструмента зависят от планируемого профиля. Треугольный выполняют при вершине 60 или 55 град. (для метрической или дюймовой). Так как иногда во время движения суппорта возможны погрешности, используют инструмент с вершиной 59 градусов 30 минут.
4. Передний угол инструмента выбирается в соответствии с материалом детали в пределах 0 — 25 град. Чем тверже и хрупче материал, тем меньше угол. Так, для болванок из стали берут инструмент с углом 0 градусов, высоколегированные стали можно нарезать углом до 10 градусов.
5. Впадина выполняется гладкой, скругленной или с риской, под форму подбирают верхушку резака.

Инструкция по нарезанию резьбы в видеоролике:

Нарезание резьбы плашками и метчиками на токарном станке

Плашка это изделие, которое изготавливается из инструментальной стали, основное назначение которой является нарезание резьбы. Обычно внешний диаметр плашек имеет цилиндрическую форму для установки в отверстие плашкодержателя или оправки, но бывают также и шестигранные поверхности. Поэтому плашку можно сравнить с той же закалённой гайкой, у которой имеются дополнительные отверстия, смещённые от центра для выхода стружки. В местах пересечения этих отверстий с резьбовым отверстием образуются режущие кромки.

До того, как начать выполнение работ связанных с нарезанием резьбы, плашку необходимо установить в специальный держатель и закрепить её с внешних сторон винтами. Деталь, на поверхности которой планируется нарезание резьбы, обычно закрепляется в токарном патроне. На её торце делается фаска не меньше профиля резьбы, для облегчения захода плашки в процессе резания, а обрабатываемый диаметр занижается на одну или две десятые миллиметра от номинального значения.

С помощью пиноли задней бабки осуществляется прижим плашкодержателя, это позволяет задавать правильное направление для самой плашки, которая устанавливается в специальное для нарезания резьбы положение. После этого можно включать вращение шпинделя, причём желательно это делать на минимальных оборотах.

Чтобы деталь соответствовала надлежащему качеству, необходимо отслеживать положение плашки. Во время технологического процесса она должна постоянно находиться перпендикулярно оси цилиндрического изделия, а давление, оказываемое на неё пинолью задней бабки, должно быть равномерным.

Если имеется оснастка и соответствующее оборудование, то плашку можно устанавливать в специальный держатель. Его закрепляют в гнездо револьверной головки или в пиноли задней бабки. При этом плашка будет изначально находиться на оси задней бабки, которая соосна со шпинделем станка.

Предварительно обработанная поверхность перед нарезанием резьбы должна иметь диаметр меньше, чем номинальный диаметр:

• Диаметры под резьбу от Ø 6 до 10 мм занижаются на 0,1 – 0,2мм ;
• Диаметры заготовки от Ø 11 до 18 мм на 0,12 – 0,24 мм ;
• Для диаметров от Ø 20 до 30 мм на 0,14 – 0,28 мм .

Рекомендуемые скорости резания v при нарезании резьбы составляют: для стали от З до 5 м/мин ; для чугуна от 2 до 3 м/мин ; для латуни от 10 до 15 м/мин .

Для того чтобы процесс нарезания резьбы и конечный результат был на высоком качественном уровне необходимо использовать смазочно-охлаждающие жидкости обеспечивающие хорошую чистоту поверхностей обрабатываемым изделиям.

Нарезание резьбы метчиками

Метчик представляет собой изделие, изготовленное из закалённой инструментальной стали, назначением которого является нарезание внутренней резьбы. По форме метчик схож с обычным винтом, но в отличие от последнего он имеет продольные канавки, для выхода стружки, они же, образуют в свою очередь режущие кромки в местах пересечения с резьбовой поверхностью.

В состав этого инструмента входит рабочая часть и хвостовик. Коническая резьбовая часть метчика предназначена для постепенного срезания слоя материала при ввинчивании инструмента в просверленное заранее отверстие, а цилиндрическая часть для окончательной калибровки. Хвостовик, окончание которого имеет, как правило, квадратную форму, служит для закрепления его в специальных удерживающих приспособлениях. Таковыми могут быть, как воротки, так и специальные оправки.

При нарезании резьбы, на универсальных токарных станках выполняется такой технологический процесс, при котором происходит постепенное срезание слоя материала, чем обеспечивается надлежащее качество. Для этого применяют два и даже три метчика входящие в комплект для первоначального и окончательного нарезания резьбы. Обычно, их обозначают поперечными рисками. Для первого одна риска, для второго две, а для третьего соответственно три.

На токарном станке нередко применяют и машинные метчики, что позволяет нарезать резьбу за один рабочий ход. В отличие от обычных резьбонарезных инструментов машинные метчики обладают увеличенным режущим коническим участком. Это способствует постепенному срезанию слоя металла. Чаще всего их применяют для того, чтобы обеспечить нарезку резьбы в сквозных отверстиях – гайках и похожих элементах.

Известно, что перед нарезанием внутренней резьбы необходимо просверлить отверстие, причём если оно имеет небольшой диаметр, то для его обработки требуется, только сверло, а при больших диаметрах они подвергаются расточке после сверления. Сами отверстия делаются чуть больше номинального значения на 0,1 – 0,3 миллиметра в зависимости от диаметра резьбы и используемого материала, чтобы избежать смятия и даже срыва ниток резьбы.

Диаметры отверстий под метрическую резьбу, нарезаемых метчиками, выбирают по специальным таблицам.

Приёмы нарезания резьбы метчиками

До начала процесса метчик должен быть установлен в исходное положение. Это обеспечивается, если заборную часть инструмента вводят в отверстие, а хвостовую при этом поддерживают с помощью центра задней бабки. Чтобы не допустить проворачивания метчика на его квадрат закрепляется вороток, который своей ручкой упирается на суппорт.

Чтобы нарезать первые нитки резьбы необходимо равномерно и осторожно двигать шпиндель задней бабки с помощью маховика. Когда метчик начнет врезаться в отверстие заготовки, дальше он будет продолжать движение по нарезаемым виткам. Однако и после этого перемещение пиноли задней бабки надо продолжать, слегка поджимая инструмент. Это необходимо для того, чтобы хвостовая часть метчика, поддерживаемая центром, оставалась на оси вращения, также как и режущая часть, входящая в отверстие. При этом, во время всего процесса, важно обеспечить обильное охлаждение.

Для нарезания резьбы рекомендуемая скорость резания должна составлять v = 5 – 12 м/мин для нарезания резьбы метчиками в стальных заготовках; v = 6 – 22 м/мин – в чугунных, бронзовых и алюминиевых заготовках.

Классификация, расшифровка и схемы нарезных резьб на токарном станке

При массовом производстве метизов используется накатка нити на автоматах. Изготовление единичных деталей выполняют нарезкой резьбы на токарных станках. Шаг выдерживается специально установленным ходовым винтом. Настройка выполняется по таблицам. Резьбы диаметров до 40 мм выполняются метчиками и плашками, независимо от типа рельефа выступа. На больших деталях, весом от 500 кг, с диаметром, превышающим длину детали, нарезка может производиться на токарно-карусельных станках, имеющих в своей конструкции гитару.

Нарезка резьбы на токарном станке

Типы и свойства резцов

Классификация

На практике применяются резцы для наружной и внутренней резьбы с державкой прямоугольного сечения. Реже встречаются дисковые, призматические, затачиваемые по передней поверхности. Рабочий профиль у всех соответствует размерам винтовой канавки. По направлению нарезаемой спирали выпускают левые и правые.

Различают цельные и сборные инструменты. Первые, преимущественно изготовлены из быстрорежущей стали, небольшого сечения или дисковые. Основная масса оснащается режущими пластинами, закреплёнными пайкой тугоплавким припоем или механическим способом, допускающим замену при износе.

Резцы резьбовые: наружный (черт. 1), внутренний (черт. 2)

Окончание резьбовой линии

Качество созданной резьбы будет определяться не только точностью кромок и схождением отдельных участков, которые выполнялись при разных проходах. Оно определяется и тем, как завершаются линии резьбы. Технология требует, чтобы контур заканчивался специальной отходной канавкой – она обеспечит возможность свободного захода винтовой детали.

Кроме этого, нарезание резьбы на токарном станке в финальной стадии должно понижать высоту гребня. То есть рабочий инструмент при отходе формирует сбег канавки, а также ее уменьшение. Иногда для более качественного оформления завершающей линии предусматривают специальный проход, который позволяет правильно скорректировать или даже подрезать уже созданный сбег канавки.

Материалы

Для изготовления режущей части служат:

• быстрорежущие стали;
• твёрдые сплавы;
• минералокерамика;
• сверхтвердые инструментальные материалы (СТМ).

Первые применяются для резьбонарезания сталей, сплавов цветных металлов, пластиков. Отличаются высокой прочностью, теплопроводностью, но пониженной, по сравнению с остальными, твердостью, красностойкостью, износостойкостью, ограничивающими скорость резания.

Наибольшую долю применяемых резьбовых резцов составляют оснащенные твёрдосплавными пластинами. Обусловлено это высокой стойкостью, твердостью, достаточной прочностью и жесткостью, приемлемой стоимостью. Производительность обработки выше, чем рапидом, в 2-3 раза. Широкая номенклатура позволяет подобрать оптимальную марку для обработки в большинстве случаев. Керамика относительно дешевая, довольно хрупкая, используется для обработки резьбы мелкого шага стальных и чугунных деталей, при жесткой системе СПИД, с ограниченными съемами припуска за проход.

СТМ на основе поликристаллического алмаза (ПКА) или кубического нитрида бора (КНБ) чрезвычайно твердые, теплостойкие, но дорогостоящие. Незаменимы для точных работ по труднообрабатываемым материалам. ПКА используют для нарезания меди, алюминия, карбида вольфрама. КНБ работают по закаленным сталям, упрочненным чугунам. Успешное применение требует высокой жесткости и плавности хода оборудования.

Применение метчиков

Метчики используются специально для работы с метрической резьбой, наносимой изнутри. При этом диаметр должен составлять не более 50 мм. На токарных станках обычно используют машинные метчики, позволяющие выполнять операцию в один подход.

Такая возможность во многом появляется за счет разового применения нескольких инструментов, которые устанавливаются в многоцелевые универсальные патроны. Если в случае с обычным резчиком процесс делится на несколько этапов по проходам, то нарезание резьбы метчиком на токарном станке можно сегментировать по качеству обработки разными типами инструмента. Опять же, они работают одновременно, следуя один за другим, что и компенсирует нагрузку, которая ложится на один резчик. Выделяют метчики для черновой и чистовой резьбы. Причем первый инструмент снимает порядка 75% лишнего металла с целевой канавы.

Расшифровка написания резьб

Нормативные документы: ГОСТ, ОСТ, МН на конкретный тип содержат образцы условной записи.

Графические материалы оформляют, руководствуясь указаниями ГОСТ 2.311-68 «Изображение резьбы».

Типовая структура обозначения содержит:

• буквенную часть, определяющую тип;
• цифры, соответствующие номинальному размеру в миллиметрах или дюймах;
• шаг (мм) указывается только мелкий, после знака «×»;
• у многозаходных вместо предыдущего пункта приводят ход (мм), затем шаг в скобках;
• направление: правое – по умолчанию, левое – обозначают LH;
• поле допуска или класс точности;
• длину свинчивания, отличную от нормальной.

Пример 1: М16×1,5LH–6H. Расшифровка:

• М – метрическая цилиндрическая;
• 16 – номинальный диаметр, мм;
• 1,5 – мелкий шаг, мм;
• LH – левая;
• 6Н – поле допуска, где 6 – степень точности; H – основное отклонение. Прописные буквы применяются для внутренней (гаек), следовательно, резьба в отверстии.

Длина свинчивания не указана, значит – нормальная.

• G – трубная цилиндрическая;
• 1/2 – размер резьбы, дюймов; соответствует внутреннему диаметру трубы;
• А – класс точности.

Варианты обозначений проиллюстрированы ниже.

Не режется резьба на токарном станке с ЧПУ — основные ошибки

1. не режет совсем (горит пуск – оси не едут – скорее всего нет ответа о скорости вращения шпинделя от датчика или не запущено вращение шпинделя) 2. не попадает в витки (наличие большого механического люфта, проскальзывание датчика энкодера или его кинематики) 3. режет резьбу с шагом, отличающимся от заданного (проверяем цикл резьбонарезания, максимальную скорость подачи при резьбонарезании, работа в мм) Общие проверки -проверить программу нарезания резьбы, заход и отход согласно руководству по эксплуатации (текст предоставить для анализа) -проверить соответствие материала, резца, оборотов шпинделя, подачи, диапазона шпинделя -(шаг резьбы, мм) * (кол-во оборотов шпинделя об/мин) не должно превышать максимальной скорости рабочей подачи по оси (P1430) => уменьшить скорость вращения шпинделя (проблема возникает при нарезании крупной резьбы с шагом больше 8-10 мм) — проверить крепление электрических кабелей (разъемов) и самих кабелей от энкодера до ЧПУ -проверить крепление энкодера на шпиндельной бабке, муфты энкодера, шестерни на валу энкодера в шпиндельной бабке -Проверить параметр и установленное значение импульсов датчика шпинделя за 1 оборот. P3720=4096 импульсов * параметры указаны для ЧПУ Fanuc 0i серии

Правила нарезки

Качество профиля зависит от множества факторов:

• Погрешности заготовки. Занижение или завышение диаметра стержня и отверстия соответственно причина неполной высоты витков. Разновысотность по длине – следствие конусности исходной поверхности.
• Рваная поверхность получается при затупившемся инструменте, высокой скорости, неверно выбранной смазке.
• Усадка гайки по среднему диаметру характерна при аналогичном износе метчика.
• Растяжка витков происходит от подтормаживания самовыдвижной оправки.
• Разбивка гайки по среднему диаметру возможна от большого переднего угла, способствующего отжиму перьев метчика.

Во избежание указанного необходимо:

• Грамотно выбрать оснастку и методику нарезания.
• Подготовить заготовку согласно технологической документации или указаний справочных таблиц.
• Правильно подобрать режимы резания и СОЖ.
• Настроить станок на обработку, при необходимости рассчитать и собрать гитару.
• Заточку, установку резца контролировать по шаблону.
• Проверить первые готовые детали, произвести поднастройку, периодически повторять контроль в дальнейшем.
• Следить за исправностью приспособлений, своевременно подтачивать инструменты. Контроль качества резьбы Обеспечение требуемых служебных характеристик соединения определяется соответствием действительных значений: наружного, внутреннего, среднего диаметров, половины угла профиля, шага. Проверки выполняются:
• Калибрами. Контролируют диаметры резьбы в серийном производстве.

• Шагомерами (резьбовыми шаблонами), микрометрами со сменными вставками. Первыми проверяют на просвет P и α/2, вторые комплектуются набором сменных вставок под разные номиналы, предназначены для замера среднего диаметра болтов. Применяются в мелкосерийных цехах, измерения не точные.

• Точное измерение среднего диаметра винта выполняют, используя три проволочки, микрометр или оптиметр. Погрешность последнего до 2 мкм.

• Особо ответственные детали проверяют с помощью инструментальных микроскопов, позволяющих надежно определять диаметры, шаг, углы.

Применение плашек

Плашки целенаправленно используют для работы с теми же метизами в виде болтов и шпилек, но только при создании внешней резьбы. Зона, которая планируется к нарезке, предварительно обрабатывается и зачищается. Также диаметр нарезкой поверхности рассчитывается таким образом, чтобы он был меньше внешнего диаметра нанесенной резьбы. В случае с метрической техникой эта разница может составлять 0,2 мм для небольшой резьбы. Чтобы образовать заход резьбы, предварительно на торце заготовки снимается фаска, соответствующая высоте резьбового профиля.

Хотя сам процесс может осуществляться и ручным способом, чаще всего выполняется машинное нарезание резьбы плашкой на токарном станке с применением специального патрона-плашкодержателя. Сам патрон фиксируется в задней пиноли или в гнезде головки с несколькими нишами крепления. Средняя скорость такой нарезки будет составлять 5-6 м/мин.

Техническая информация

Ни для кого не секрет, что в машиностроении процесс нарезания резьбы играет ключевую роль, так как выполняется в последнюю очередь на полностью готовом изделии.

Этот фактор чаще всего обязывает технолога подойти к выбору инструмента для нарезания резьбы крайне ответственно. Данное руководство поможет правильно сориентировать пользователя в огромном разнообразии видов метчиков и избежать наиболее часто повторяющихся ошибок при нарезании резьбы.

В современном машиностроении используется большое количество видов резьбовых соединений. В данном каталоге представлены основные виды резьбы, используемые в машиностроении. Ниже приведены основные типы резьбы, используемые в данном каталоге:

Нарезка резьбы — слесарная обработка

Сочленение деталей конструкций происходит посредством болтов, винтов и шпилек, которые в свою очередь имеют специальную резьбу внешнюю и внутреннюю. Такого рода соединения называются разъемными. Болты, винты и шпильки – это стержни цилиндрической формы, с винтовой резьбой. Процесс нарезки резьбы осуществляется механическим и ручным способом, на станках со специальным инструментом.

Способы обработки

Внутренняя резьба наносится метчиками, внешняя – плашками. Метчики имеют форму винта, с канавкой вдоль его винтовой части, что позволят стружке в процессе соскальзывать. Плашки по своей геометрической форме напоминают гайку. Способны нарезать резьбу диметром до 52 мм. Бывают круглыми, квадратными, шестигранными и призматическими.

Особенности нарезания внутренней резьбы

Резьба – надежный способ соединения двух деталей, данный показатель существенно увеличивается, если резьба внутренняя. Нарезание метчиками – снятие металлического материала при помощи режущих кромок с различной шаговостью. Операция проводится за один проход. В зависимости от целевого предназначения мечники подразделяются на: слесарные (метрические и дюймовые резьбы), гаечные, маточные и плашечные. По типу резьбы – левые для создания левосторонней резьбы и соответственно правые.

• способ обработки метчиком

Внутреннюю резьбу наносят метчиком, который изготавливается из углеродистой или высоколегированной стали. Инструмент состоит из хвостовика, крепящегося к патрону стакана и рабочей области – режущая часть с продольными и винтовыми канавками. Заборная часть – верхняя часть конуса, проводит работы по нарезанию резьбы. Калибрующая часть – калибрует направление процесса. Общие правила работы:

• • не рекомендуется сразу наносить резьбу на изделия, изготовленные литьем или штамповкой. Необходимо предварительно рассверлить отверстие, тем самые убирая нагар и окалину;
• • на сверлильных станках метчик должны закреплять в реверсивных патронах, чтобы исключить возможность поломки;
• • обязательное снятие фаски в тех местах, где планируются работы.

Независимо от способа резки: ручная или автоматическая (на станках), применение охлаждающей жидкости является важной составляющей для получения качественного результата.

• метод нарезки на токарном станке

Основная проблема использования метчиков – отвод стружки в отверстиях 6 мм и свыше 16 мм. Из-за ограниченного пространства выведение стружки затрудняется, что может стать причиной поломки инструмента. На станках токарного типа резьбу наносят с помощью расточного резца и твердосплавных пластин с полным или частичным профилем.

Особенности нарезания наружной резьбы

Резьба представляет собой различной геометрической формы канавки, нарезаемые специальными инструментами – плашками, резьбовыми фрезами, метчиками и шлифовальными кругами. Резьбу наносят как ручным способом, так и с помощью токарного станка и резца.

• способ нарезки плашкой и метчиком

Метчик – винт с прямолинейными и винтовыми канавками, предназначен для нарезания внутренней резьбы. Ручной способ нарезки требует 3 метчика: черновой, для нанесения первоначальной резьбы, средний и чистовой. Машинный способ нарезки осуществляется на токарных и фрезерных станках. Плашки по своей форме и виду схожи с гайкой, на внутренне части инструмента расположены режущие зубцы конической формы, для нарезания внешней резьбы. По форме различают – круглые, квадратные и шестигранные. По устройству – цельные, разрезные и раздвижные. Для беспрепятственного прохождения плашки по детали необходимо снять фаску.

• метод токарной обработки

На производстве резьба нарезается с помощью токарного станка и специального инструмента – резьбового резца. Для каждого изделия устанавливается индивидуальный показатель винтового шага, определяется он путем замера расстояния между соседними витками. Деталь помещается в токарный станок, в момент вращения заготовки резец перемещается по все оси, создавая винтовую поверхность. Резьбовые резцы по особенностям конструкции подразделяются на: призматические, стержневые и круглые/дисковые. Используемый профиль резьбы – треугольный, прямоугольный, трапецеидальный, упорный и круглой геометрической формы.

Особенность нарезания резьбы на трубах

В трубной нарезке резьбы используются 3 вида: на токарном станке, с помощью плашки или трубного клуппа. На практике чаще всего встречается резьба треугольного типа:

• • дюймовая, с измерительными расчетами в дюймах. Резьба отличается высокими показателями прочности из-за большого шага и крупного профиля. Используется для водопроводных труб;
• • метрическая, измеряется в миллиметрах, используется для крепежных элементов труб.

Клупп – инструмент ограниченного функционального назначения, используется только для нарезания резьбы на трубах.
На токарных станках процесс построен следующим образом: труба фиксируется в шпинделе, затем отрезным резаком устраняется все лишнее, выбирается соответствующий шаг и наносится резьба.

Нарезание резьбы на токарном станке

Правильный выбор метода и оснастки может оптимизировать процесс нарезания резьбы. Для резьбонарезных инструментов были разработаны усовершенствованные покрытия и марки материалов, используемые для современных токарных резцов в целом. Кроме того, конструктивные улучшения коснулись резьбовых пластин, благодаря чему контроль стружки стал еще более надежным. Однако, несмотря на эти изменения, инженеры-технологи уделяют недостаточно внимания оптимизации операций по нарезанию резьбы, рассматривая данный процесс как нечто неизменное и не поддающееся улучшениям.

В действительности токарный процесс может быть спроектирован более эффективно. Прежде всего, нужно более глубоко разобраться в некоторых принципах нарезания резьбы.

Почему к нарезанию резьбы выдвигаются жесткие требования

К нарезанию резьбы на токарном станке предъявляются более жесткие требования, чем к обычным токарным операциям. Рабочие усилия при нарезании резьбы, как правило, выше, а радиус закругления режущей кромки резьбовой пластины меньше, что снижает ее стойкость.

При токарной обработке подача должна точно соответствовать шагу резьбы. Если шаг составляет 8 ниток на дюйм (25,4 мм), то инструмент должен совершать 8 оборотов на дюйм, проходя 3,175 мм на оборот. Сравните это с обычной токарной операцией, где подача составляет, как правило, около 0,3 мм на оборот. Подача при нарезании резьбы в 10 раз выше, чем при обычном точении, и соответствующие усилия на кромке резьбовой пластины могут увеличиваться от 100 до 1000 раз.

Радиус при вершине режущей кромки, соответствующий такому усилию, составляет обычно 0,4 мм, по сравнению с 0,8 мм для обычной токарной пластины. Что касается резьбовой пластины, данный радиус серьезно ограничен допустимым радиусом на впадине профиля резьбы, определенным соответствующим стандартом. Радиус также ограничен необходимой операцией резания, так как обычная токарная обработка неприменима из-за возможной деформации резьбы.

В результате высоких усилий резания и более плотной их концентрации резьбовые пластины подвергаются гораздо большей нагрузке, чем обычные токарные пластины.

Рис. 1. Пластина с неполным профилем может применяться для различной величины шага при врезании на разную глубину. Наименьший шаг нарезаемой резьбы определяется величиной малого радиуса закругления вершины (не показан на схеме). Наибольший шаг нарезаемой резьбы определяется прочностью зоны закругления вершины

Пластины с полным и неполным профилем

Пластины с неполным профилем обрабатывают впадину резьбы, не достигая вершины (см. рис. 1). Одна пластина может обрабатывать различные виды шагов, вплоть до самого крупного (с наименьшим количеством ниток на дюйм), что определяется прочностью зоны закругления режущей кромки.

Радиус закругления режущей кромки должен быть достаточно малым, чтобы пластина могла обрабатывать резьбы разного размера. Для небольших шагов требуется очень малый радиус, при этом пластина проникает глубже. Например, для обработки резьбы с шагом 8 ниток на дюйм пластиной с неполным профилем необходима глубина врезания 2,7 мм, в то время как та же самая резьба, нарезаемая полнопрофильной пластиной, требует глубины 2 мм. При этом пластина с полным профилем позволяет получить более прочную резьбу. Более того, для обработки резьбы такой пластиной требуется в четыре раза меньше проходов.

Рис. 2. Многозубые пластины имеют ряд последовательных зубьев. Это позволяет увеличить эффективность нарезания резьбы, но усилия резания при этом высоки

Многозубые пластины

Многозубые пластины имеют ряд последовательно расположенных зубьев, где каждый последующий зуб врезается во впадину резьбы глубже, чем предыдущий (см. рис. 2). Количество шагов, требуемых для нарезания резьбы такой пластиной, может быть сокращено на величину вплоть до 80 процентов. Срок службы инструмента значительно больше, чем у однозубых пластин, поскольку на последний зуб приходится лишь половина или третья часть от общего снимаемого металла.

Однако из-за высоких усилий резания данные пластины не рекомендуются для тонкостенных деталей – во избежание сильных колебаний. Кроме того, конструкция заготовки, обрабатываемой такой пластиной, должна иметь достаточно канавок для выхода всех зубьев из зоны резания.

Глубина врезания на проход

Глубина врезания на проход – крайне важный параметр нарезания резьбы. Каждый последующий проход задействует бо́льшую часть режущей кромки пластины. Если глубина врезания на проход постоянна (что не рекомендуется), то усилие резания и интенсивность съема металла могут существенно увеличиваться с каждым проходом.

Например, при нарезании 60-градусной резьбы с постоянной глубиной врезания 0,25 мм на проход, при втором проходе снимается в три раза большее количество металла, чем при первом. И с каждым следующим проходом количество снимаемого металла увеличивается в геометрической прогрессии.

Чтобы избежать этого и сохранить более практичные усилия резания, с каждым проходом глубину врезания необходимо уменьшать.

Рис. 3. Выбор угла врезания оказывает существенное влияние на эффективность процесса

Методы врезания

Существует как минимум четыре метода врезания (см. рис. 3). Мало кто знает, насколько сильно выбор определенного метода может повлиять на эффективность нарезания резьбы.

А. Радиальное врезание

Хотя это самый распространенный метод нарезания резьбы, он наименее рекомендован. Если резец подается радиально (перпендикулярно к оси заготовки), металл снимается с обеих сторон профиля резьбы, в результате чего формируется стружка в форме буквы V. Такая форма стружки трудно поддается разлому, поэтому стружкоотвод может представлять проблему. Кроме того, на обе стороны режущей кромки оказывается сильное тепловое и ударное воздействие, что значительно сокращает срок службы инструмента по сравнению с другими методами врезания.

Рис. 4. Вместо формы буквы V в результате одностороннего бокового врезания образуется стружка, аналогичная получаемой при стандартном точении

В. Одностороннее боковое врезание

В этом методе направление врезания параллельно одной стороне резьбы, и инструмент, как правило, движется вдоль линии под углом 30º. В результате образуется стружка, аналогичная получаемой при обычном точении (см. рис. 4). В сравнении с радиальным врезанием формирование стружки и отделение от режущей кромки происходит легче, что гарантирует лучший отвод тепла. Однако при таком методе вместо резания происходит трение вспомогательной режущей кромки о боковую поверхность резьбы. Это приводит к истиранию, негативно влияет на качество обработки поверхности и может вызывать вибрации.

С. Модифицированное одностороннее боковое врезание (рекомендуется)

Данный метод похож на метод одностороннего бокового врезания, за исключением того, что угол врезания меньше угла профиля резьбы – менее 30º. Он сохраняет преимущества метода одностороннего врезания, при этом проблемы, связанные со вспомогательной кромкой, отсутствуют. Наилучший результат обеспечивается с углом врезания 29½º, но на практике приемлем любой угол от 25 до 29½º.

D. Двухстороннее боковое врезание

В этом случае пластина подается попеременно вдоль обеих сторон профиля резьбы и, следовательно, в процессе задействуются обе стороны режущей кромки. Это позволяет распределить нагрузку и способствует увеличению срока службы инструмента. Однако такое врезание также может вызвать проблемы с отводом стружки, что может ухудшить качество поверхности и стойкость инструмента. Данный метод обычно используется лишь при очень больших величинах шага и для таких форм резьбы, как трапецеидальная и ACME.

Рис. 5. Регулировка относительно угла подъема винтовой линии, как в «наклонной» пластине справа, позволяет выравнивать задние углы главной и вспомогательной кромок. Это обеспечивает более равномерный износ

Выравнивание задних углов

Некоторые резьбовые пластины и державки имеют возможность точного наклона пластины в направлении врезания при изменении угла подъема винтовой линии. Это свойство обеспечивает высокое качество резьбы, предотвращая трение пластины о боковую поверхность профиля. Оно также позволяет продлить срок службы резца в силу равномерного распределения усилий резания по всей длине режущей кромки.

Пластина, не имеющая такой возможности, где режущая кромка подается параллельно осевой линии заготовки, образует неравные задние углы главной и вспомогательной кромок пластины (см. рис. 5). В частности, при крупном шаге это неравенство может стать причиной трения кромки о поверхность профиля резьбы.

Регулируемые системы позволяют изменять угол наклона пластины путем воздействия на головку державки с помощью опорных пластин. Точная регулировка получается в результате выравнивания углов главной и вспомогательной кромок, благодаря чему износ становится более равномерным.

Рис. 6. Данный специальный резьбонарезной инструмент используется для одновременной обработки двух отдельных резьб на шестишпиндельном токарном станке. Резьбы обрабатываются по отдельности. Используемые здесь пластины предназначены для резьбофрезерного инструмента, но в данном случае они применяются в качестве токарных

Миниатюризация и специализация

Резцы со вставными пластинами обеспечивают нарезание внутренней резьбы в отверстиях диаметром вплоть до 7,6 мм. Использование токарных инструментов для нарезания резьбы в таких малых отверстиях дает множество преимуществ. Качество формируемой резьбы, как правило, выше, конструкция пластины способствует отводу стружки из отверстия с незначительным ущербом для резьбы, а возможность индексации пластин позволяет снизить затраты на оснастку.

Для подобных инструментов обычно используется твердый сплав, позволяющий выполнять обработку на низких скоростях. Что же касается нарезания резьбы в малых отверстиях, использование низкой скорости резания является единственно возможным вариантом ввиду ограничений по кинематике станка.

Технологические инновации расширили сферу применения резьбонарезных инструментов, и переход к нарезанию внутренней резьбы малого диаметра резцами – яркий тому пример. Несмотря на широкую номенклатуру стандартных инструментов, производители продолжают сталкиваться с определенными проблемами, оправдывающими применение специализированной оснастки (см. рис. 6.). Особая оснастка, проектируемая в сотрудничестве с поставщиком, – это возможность, которой нельзя пренебрегать при поиске рациональных параметров резца для конкретного вида работ.

Источник материала: перевод статьи
Threading On A Lathe,
Modern Machine Shop

Автор статьи-оригинала:
Стюарт Палмер (Stuart Palmer)

Об авторах:

Стюарт Палмер (Stuart Palmer) – маркетолог израильской компании-производителя режущих инструментов Vargus Ltd., расположенной в г. Нагария.

Майк Канаговски (Mike Kanagowski) – директор компании VNE Corp., которая является партнером Vargus Ltd. и находится в г. Джейнсвилл, штат Висконсин (США).

Нарезка резьбы на токарных станках различным инструментом

Нарезание резьбы является одной из самых медленных операций, выполняемой на токарном станке. Для получения точной резьбы необходимо выдержать жесткие требования по подаче, шагу резьбы, соосности инструмента и отверстия.

Использование высокопроизводительных режимов при нарезании резьбы приводит к повышенной нагрузке на элементы шпиндельного узла.

Некоторые варианты решения этой проблемы, такие как применение специального резьбонарезного патрона, используются в станках нового поколения.

Нарезание резьбы на токарных станках выполняется в единичном и мелкосерийном производстве, для больших партий деталей применяются специализированные резьбонарезные станки и автоматы.

Принцип нарезки резьбы на токарном станке

К вращающейся заготовке, закрепленной в шпинделе, подводится инструмент. Инструмент врезается в заготовку и перемещается вдоль неё с одинаковой скоростью. Вершина инструмента оставляет на заготовке линию в виде спирали, называемую винтовой.

У резьбы выделяют такие параметры:

• Расположение. Резьба может находиться на внутренней и наружной поверхности.
• Направление. Выделяют левые и правые резьбы. Изделие с правой резьбой закручивается по часовой стрелке, это направление более распространено.
• Шаг. Представляет собой расстояние между одинаковыми точками соседних винтовых линий, измеренное вдоль центральной оси заготовки. Регулируется отношением скорости перемещения инструмента к скорости вращения заготовки.
• Наклон винтовой линии. Это понятие связано с шагом. Определяется относительно перпендикулярной плоскости к оси заготовки. Тангенс угла наклона равен шагу, разделенному на произведение π и внешнего диаметра заготовки.
• Тип опорной поверхности. Выделяют цилиндрические и конические резьбы.
• Профиль. Представляет собой контур резьбы в продольном сечении. В зависимости от профиля резьбы делят на треугольные, прямоугольные и трапециевидные.
• Количество резьбовых линий. По этому параметру резьбы можно разделить на однозаходные и многозаходные. Количество заходов видно на торцах резьбы, в зависимости от этого параметра различается расстояние, которое проходит вкручиваемая или накручиваемая деталь за один оборот.

Нарезание резьбы при помощи резцов

Наиболее широкое применение имеет нарезание резьбы специальным резьбовым резцом. Профиль режущей кромки резца определяет профиль резьбы. Режущая кромка выполняется из твердых и быстрорежущих сплавов.

Предварительная подготовка детали перед нарезанием наружной резьбы заключается в её обточке до диаметра, который меньше диаметра резьбы на 1/40-1/12. Во время нарезания резьбы происходит деформация металла, и наружный диаметр резьбы возрастает. Аналогичная подготовка, только в противоположную сторону, производится для нарезания внутренней резьбы. В этом случае обрабатывается отверстие диаметром, большее на 0,2-0,4 мм при работе с вязкими материалами, такими как сталь, титан, бронза, и на 0,1-0,02 мм при обработке хрупких материалов: бронзы, чугуна, высокопрочной стали.

Нарезание резьбы при помощи резцов выполняется в несколько проходов. После одного прохода резец перемещается в исходное положение. Нарезание резьбы производится только одной режущей кромкой инструмента, одновременное использование двух кромок приводит к снижению качества поверхности. Количество черновых и чистовых проходов определяется материалом заготовки, резцом, высотой резьбы, требованиями к чистоте поверхности резьбы.

Нарезание резьбы при помощи плашек и метчиков

Плашка предназначается для нарезания наружной резьбы, а метчик — для внутренней. Предварительная обработка поверхностей также выполняется с учетом деформации металла. Недостатком этого способа создания резьбы выступает ограничение диаметра. Плашками нарезают резьбу диаметром до 30 мм, а метчиками до 50 мм.

На токарно-винторезных станках плашка устанавливается в патроне, закрепляемом в пиноли задней бабки. Скорость резания стальных заготовок составляет 3-4 м/мин, чугунных 2-3 м/мин, мягких медных сплавов 10-15 м/мин.

Метчик во многих случаях позволяет выполнить резьбу за один проход. Для твердых материалов применяются комплекты из 2-3 инструментов. Черновой метчик удаляет 75% металла, чистовой выполняет доводку. Скорость резки стали составляет 5-12 м/мин, чугуна — 6-22 м/мин. При нарезке резьбы подается СОЖ.

Нарезание резьбы при помощи резьбонарезных головок

Для получения резьбы на револьверных станках и токарных автоматах используются резьбонарезные головки. Они представляют собой достаточно сложные устройства по сравнению с резцами, метчиком и плашкой.

Головки для нарезания наружной резьбы представляют собой полый цилиндр, в котором находятся гребенки — элементы с режущей поверхностью. После рабочего прохода гребенки раскрываются, и во время обратного хода не касаются резьбы.

Головки, предназначенные для формирования внутренней резьбы, имеют противоположное строение. Они выполнены в виде вала, в передней части которого находятся гребенки. Их число зависит от диаметра головки. Режущая кромка гребенок обладает заходным конусом, который упрощает начало нарезки резьбы. Настройка гребенок на диаметр производится при помощи резьбового калибра или эталонной детали.

Нарезание резьбы метчиками и плашками

Нарезание резьбы метчиками

Нарезание резьбы метчиками используется для нарезания внутренней резьбы. Комплект чаще всего состоит из трех метчиков. Между ними распределяется припуск на обработку. Первые два метчика нарезают резьбу не на полный профиль, а третий, обрабатывая резьбу, придает ей окончательные размеры и форму. Последовательность применения метчиков данного комплекта можно определить по рискам на хвостовой части (первый имеет одну риску) или по профилю режущих зубьев. Нарезать резьбу в сквозных отверстиях, длина которых не превышает диаметра резьбы, можно одним метчиком. Такой метчик называют гаечным. Режущая часть метчика 1 (рис. 131) состоит из заборного и направляющего участков: основную работу по срезанию металла выполняет заборный участок, а направляющий — главным образом калибрует обработанную поверхность.

Размер отверстия под нарезку резьбы в заготовке подбирают по таблицам. Метчик закрепляют в приспособлении, показанном на рис. 131.

Приспособление состоит из оправки 2 и хвостовика 4. Хвостовик закрепляют в задней бабке станка, а метчик — в оправке при помощи винта. Включив вращение заготовки, метчик заводят в обрабатываемое отверстие и нарезают один-два витка, передвигая инструмент от маховика задней бабки. После этого ручная подача не нужна, так как метчик начинает затягиваться в отверстие, благодаря вращению заготовки. При этом оправка передвигается вдоль хвостовика. Когда паз оправки сходит со шпонки 3, оправка начинает вращаться вместе с заготовкой и нарезка резьбы автоматически прекращается. Длину нарезки резьбы можно изменить, регулируя положение шпонки относительно втулки.

Нарезание резьбы метчиками с принудительной подачей требует равенства шага нарезаемой резьбы и продольной подачи на один оборот относительного вращения изделия и инструмента. Точное совпадение этих велечин может иногда не достигаться. Такое неравенство вызовет срезание ниток резьбы, «заедание» инструмента и его поломку. В целях предотвраще этого применяют специальные средства закрепления инструмента, которые обеспечивают ему возможность свободного осевого смещения на некоторой длине вперед и назад.

Однако ошибка ∆ несовпадения шага нарезаемой резьбы и продольной подачи за один оборот не должна превышать

где n — число ниток резьбы на нарезаемой заготовке; l — свободное осевое смещение метчика в патроне-метчикодержателе.

Применение метчикодержателей, обеспечивающих осевое смещение метчика, следует считать обязательным.

Нарезание резьбы метчиками с самозатягиванием применяется для коротких резьб (небольшой длины). Инструмент закрепляется в метчикодержателях, обеспечивающих его свободное осевое перемещение на длине, превосходящей длину нарезаемой резьбы. Нарезание резьб с крупным шагом требует гарантированного самозатягивания метчика в начальный момент нарезания (на первых двух-трех нитках). С этой целью специальной подточкой е уменьшают притупление зубьев на заборном участке первого метчика (рис. XIV.3), которое неизбежно образуется при шлифовании заборного конуса.

Последующим метчикам в комплекте на направляющих частях придают передние короткие (две-три нитки) несколько заниженные по диаметрам нарезки, позволяющие осуществлять легкое свинчивание с резьбой нарезки, образованной предыдущим метчиком.

Наиболее распространенные методы нарезания резьбы метчиками на токарных станках рассмотрены на странице «Способы нарезания резьбы метчиками«.

В качестве смазочно-охлаждающей жидкости при нарезании резьбы метчиками и плашками рекомендуется использовать: для заготовок из стали — осерненное машинное масло (сульфофрезол); для заготовок из чугуна, бронзы, алюминия — эмульсии или керосин.

Нарезание резьбы плашками

Плашка 1 (рис. 129) —это специальный инструмент, предназначенный для нарезания наружной резьбы. Плашку закрепляют в плашкодержателе 2, а заготовку — в патроне. С торца заготовки снимают фаску, чтобы плашка легче врезалась в металл. Заготовка под нарезку резьбы должна быть определенного диаметра, величину которого выбирают по таблицам. Если же диаметр заготовки меньше, резьба будет неполного профиля, а при большем диаметре обработанная поверхность будет некачественной.

Используя плашку, сначала на неподвижной заготовке нарезают вручную несколько ниток резьбы для направления инструмента. С этой же целью перед включением вращения шпинделя плашку поджимают пинолем задней бабки. Затем ручку плашкодержателя опирают на суппорт и включают вращение шпинделя с заготовкой (рис. 130).

Способы продольной подачи для нарезания резьбы плашками аналогичны рассмотренным выше способам, применяемым при нарезании резьбы метчиками.

Подготовка стержня под нарезание резьбы плашкой. Известно, что материал заготовки при нарезании резьбы пластически деформируется, вследствие чего диаметр заготовки увеличивается и витки резьбы плашки защемляются. Во избежание этого диаметр заготовки на участке под нарезание резьбы плашкой должен быть меньше наружного диаметра резьбы на 0,06—0,52 мм. Для того чтобы облегчить врезание плашки в металл заготовки, на ее конце рекомендуется сделать фаску (под углом 45°) шириной 0,8—1,0 шага резьбы.

Наиболее распространенные методы нарезания резьбы плашками приведены на странице «Способы нарезания резьбы плашками«.

Рис. 129. Плашка с плашкодержателем.

§ 24. Нарезание резьбы

Многие детали машин, строительных конструкций и бытовых приборов скрепляют между собой при помощи резьбовых соединений. В резьбовых соединениях применяют болты, гайки, шпильки и винты. Болт — цилиндрический стержень с головкой на одном конце и с резьбой на другом для навинчивания гайки (рис. 77, а). Гайка — деталь резьбового соединения, имеющая отверстие с резьбой (рис. 77, а, б). Шпилька — цилиндрический стержень с резьбой на обоих концах (рис. 77, б).

Один конец шпильки ввинчивается в одну из соединяемых деталей, а на другой конец устанавливают скрепляемую деталь и навинчивают гайку. Винт — цилиндрический стержень с резьбой для ввинчивания в одну из соединяемых деталей. Болты и винты имеют головки различных форм (рис. 77, в).

Рис. 77. Резьбовые соединения: а — при помощи болта; б — при помощи шпильки; в — при помощи винта: 1 — болт; 2 — гайка; 3 — шпилька; 4 — винт; 5 — шайба; 6, 7 — соединяемые детали

Резьба — это выступы на поверхности винтов и гаек, расположенные по винтовой линии. Основными элементами резьбы являются профиль, шаг Р, угол профиля α, наружный и внутренний диаметры, направление резьбы (рис. 78).

Рис. 78. Элементы резьбы: а — наружной; б — внутренней

Как изображают резьбу на чертеже, показано на рисунке 62.

Для нарезания наружной резьбы используют специальный инструмент — плашку (рис. 79, а). Плашка имеет вид гайки.

Рис. 79. Круглая плашка (а) и плашкодержатель (б)

Изготовляют плашки из инструментальных сталей. Резьбу плашки пересекают сквозные продольные отверстия. Режущие кромки образованы пересечением поверхностей этих отверстий и резьбового профиля. При нарезании резьбы стружка выходит в отверстия. Поэтому их пазывают стружечными.

Для того чтобы нарезать резьбу плашкой на стержне, надо по справочным таблицам (например, по табл. 5) определить диаметр стержня для данной резьбы и проточить заготовку на этот диаметр с обязательным выполнением фаски на конце стержня. Фаска необходима для того, чтобы обеспечить легкий заход плашки.

Таблица 5.

Диаметр стержня для нарезания метрической резьбы

Заготовку закрепляют вертикально в тисках, предварительно разметив на стержне длину нарезаемой резьбы. Длина выступающей над плоскостью губок части стержня должна быть больше длины нарезаемой резьбы на 20. 25 мм.

Плашку для нарезания требуемой резьбы (диаметр резьбы и ее шаг обозначены на поверхности плашки) закрепляют в плашкодержотеле (рис. 79, б), накладывают на верхний торец стержня и с небольшим нажимом, без перекосов вращают ее (рис. 80). Первые витки резьбы можно нарезать без смазки, так как плашка легче захватывает сухой металл. Нарезав первые витки, стержень смазывают маслом. Вращают плашкодержатель следующим образом: один-два оборота по часовой стрелке и пол-оборота в обратном направлении для ломания стружки.

Рис. 80. Нарезание резьбы плашкой

Качество нарезанной резьбы в условиях школьных мастерских можно проверить, навинчивая на нее соответствующую гайку.

Внутреннюю резьбу (резьбу в отверстии) нарезают метчиком (рис. 81). Он состоит из хвостовика и рабочей части. Рабочая часть метчика представляет собой винт с продольными канавками. Режущие кромки образованы пересечением поверхности канавки с профилем резьбы метчика. По канавкам при нарезании резьбы сходит стружка.

Рис. 81. Метчики: а — основные элементы; б — комплект для нарезания метрической резьбы

Метчики, как и плашки, изготовляют из инструментальных сталей.

Ручные метчики для нарезания метрической резьбы выпускают по одному либо в комплекте по два (чистовой и черновой) или три (черновой, средний и чистовой). На хвостовой части всех метчиков указаны диаметр и шаг резьбы, а на метчиках из комплекта, кроме того, нанесены круговые риски (одна, две или три) либо проставлены номера метчиков.

Перед нарезанием резьбы метчиком в детали выполняют отверстие соответствующего диаметра (табл. 6).

Таблица 6.

Диаметр отверстия для нарезания метрической резьбы

Заготовку с отверстием закрепляют в тисках так, чтобы ось отверстия была перпендикулярна плоскости губок тисков. Затем на хвостовик чернового метчика надевают вороток, а рабочую часть метчика смазывают маслом. Метчик вертикально без перекоса помещают в нарезаемое отверстие и, прижимая его к детали левой рукой, плавно вращают вороток по часовой стрелке, пока метчик не врежется в металл и не встанет устойчиво. После этого вороток берут обеими руками и вращают с легким нажимом, делая один-два оборота по часовой стрелке и пол-оборота против. Так нарезают все отверстия (рис. 82).

Рис. 82. Нарезание резьбы метчиком

Закончив нарезание черновым метчиком, его вывертывают, вставляют средний метчик и повторяют нарезание. Окончательно доводят резьбу чистовым метчиком.

Качество резьбы в условиях мастерских можно проверить, вворачивая в отверстие соответствующий болт.

При нарезании резьбы метчиком иногда возникают дефекты, которых следует избегать:

1. шероховатая или рваная нарезка получается, если отсутствует смазка, а также из-за перекоса метчика или плашки;
2. резьба неполного профиля — если диаметр отверстия больше нормы или диаметр стержня меньше нормы;
3. перекос резьбы — если ось метчика не совпадает с осыо отверстия. Следует помнить, что метчик — непрочный инструмент, его легко сломать.

Практическая работа № 26

Нарезание резьбы плашкой на токарно-винторезном станке

Эту практическую работу учащиеся выполняют только под контролем учителя.

1. Настройте токарно-винторезный станок на минимальную частоту вращения шпинделя.
2. Закрепите заготовку в трехкулачковый патрон.
3. Закрепите требуемую плашку в плашкодержателе.
4. Переместите заднюю бабку к правому торцу заготовки и закрепите ее так, чтобы между пинолью и торцом заготовки можно было вставить плашкодержатель.
5. Установите плашку заборной частью на фаску заготовки и подожмите плашкодержатель пинолью задней бабки. Рукоятку плашкодержателя обоприте на планку, закрепленную в резцедержателе (рис. 83).

Рис. 83. Нарезание резьбы плашкой на токарно-винторезном станке: 1 — трехкулачковый патрон; 2 — заготовка; 3 — плашкодержатель с плашкой; 4 — пиноль задней бабки; 5 — планка; 6 — резцедержатель

1. Включите станок. Вращая маховик задней бабки, подожмите пинолью плашкодержатель к вращающейся заготовке. Как только плашка начнет навинчиваться на заготовку самостоятельно, вращение маховика следует прекратить.
2. Не доходя 3. 4 мм до конца нарезаемого участка, выключите станок, отведите пиноль и переместите поперечные салазки на себя. Вращением плашкодержателя вручную нарежьте резьбу до конца.

Новые слова и понятия

Резьбовое соединение, болт, гойко, шпилька, винт, резьба — наружная и внутренняя, плашка, плашкодержатель, метчик, вороток.