Контроль резьбы
Шаг резьбы измеряют резьбовым шаблоном, представляющим собой пластину 2 (рис. 4.46), на которой нанесены зубцы с шагом резьбы, обозначаемым на плоскости шаблона. Набор шаблонов для метрической или дюймовой резьбы скрепляется в кассету 1. Резьбовыми шаблонами определяют только шаг резьбы.
Правильность выполненной на детали внутренней и наружной резьбы комплексно оценивают с помощью резьбовых калибров (рис. 4.47). Резьбовые калибры разделяют на проходные, имеющие полный профиль резьбы и являющиеся как бы прототипом детали резьбового соединения, и непроходные, контролирующие только средний диаметр резьбы и имеющие укороченный профиль.
Для измерения наружного, среднего, внутреннего диаметров и шага резьбы применяют резьбовые микрометры (рис. 4.48). Резьбовой микрометр имеет в шпинделе и пятке посадочные отверстия, в которые устанавливают комплекты сменных вставок, соответствующие измеряемым элементам резьбы. Для удобства измерений резьбовой микрометр закрепляют в стойке, а затем настраивают по шаблону или эталону.
Перед контролем проверяемые детали необходимо очистить от стружки и грязи
В процессе контроля следует осторожно обращаться с калибрами, чтобы на их рабочей резьбовой поверхности не появились забоины и царапины
Нарезание резьбы резцами
Широко распространенным элементом деталей машин является наружная и внутренняя резьбы В машиностроении применяются крепежные резьбы с треугольным профилем, ходовые с прямоугольным и трапецеидальным профилем и конические резьбы. Нарезание резьбы производится резцами (неподвижными и вращающимися), гребенками, плашками, резьбонарезными головками, резьбовыми фрезами и метчиками, отделочная обработка резьбы – шлифовальными кругами. Широко применяется изготовление резьбы методом пластической деформации – накатывания плашками и роликами.
Нарезание резьбы резцами
Нарезание резьбы резцами производится на токарно-винторезных станках. Деталь, установленная в патроне или центрах, вращается, а резец, закрепленный в резцедержателе, перемещается вдоль образующей резьбы, причем эти движения строго согласованы: за один оборот детали резец перемещается на величину шага резьбы. Движение суппорта при нарезании резьбы передается от ходового винта, который через коробку передач соединен со шпинделем (передаточное отношение равно отношению шага нарезаемой резьбы к шагу ходового винта).
Применяются плоские, тангенциальные и дисковые однопрофильные или многопрофильные (гребенки) резцы (рисунок 1). Профиль резца соответствует профилю впадины резьбы. Для предотвращения искажения профиля резьбы обычно затачивают с передним углом, равным нулю, и устанавливают так, чтобы передняя грань находилась на высоте центров. Подача резца производится двумя способами: перпендикулярно оси детали (рисунок 2 а), причем резец работает всем профилем, и параллельно образующей резьбы (рисунок 2б); в этом случае резец работает одной режущей кромкой.
При нарезании резьбы с крупным шагом предварительную обработку производят прорезным резцом с углом профиля, отличающимся от угла профиля резьбы на 5-10?. На токарных станках производят нарезание резьбы на длинных деталях или в тех случаях, когда резьба должна быть строго концентрична с другими поверхностями, обрабатываемыми в этой же установке. Производительность труда при этом невысокая, так как нарезание производится в пять-десять и более проходов, много времени затрачивается на обратный ход и установку резца на размер. Кроме того, эта работа выполняется рабочими высокой квалификации и требует напряженного внимания, особенно при нарезании внутренней резьбы. На точных станках возможно нарезание резьбы первого класса точности. На токарных и резьбонарезных станках производится нарезание резьбы вращающимися резцами – вихревое или охватывающее нарезание. Для этого на суппорте станка устанавливают приспособление с головкой, приводимой во вращение от электродвигателя. Головку устанавливают под углом, равным углу подъема резьбы. В головке размещены резцы для нарезания резьбы (рисунок 3). Деталь закрепляют в центрах или патроне. Скорость вращения детали меньше скорости вращения резцом. Головка вращается с числом оборотов, обеспечивающим скорость резания 100-300 м/мин, и перемещается вместе с суппортом на величину шага резьбы за один оборот детали. Нарезание резьбы производится за один проход. Вихревое нарезание применяется для обработки резьбы не выше второго класса точности и для предварительного нарезания крупной резьбы на длинных деталях.
Материал статьи написан на основе литературного источника «Технология производства двигателей внутреннего сгорания» М. Л. Ягудин
Рез электрическим клуппом
Кроме ручного инструмента получил широкое распространение и электрический. Преимуществом подобного варианта исполнения можно назвать высокую производительность. Работа при его применении имеет следующие особенности:
- Обрабатываемая часть тщательно подготавливается.
- Обеспечивается надежное крепление заготовки.
- Механизм крепится в начальной точке.
- Проверяется свободность хода направляющих и направление вращения режущей части.
- Первые витки нарезаются в толчковом режиме.
На инструменте можно установить основные параметры, к примеру, длину реза. Особенности применения зависят от его функциональности и других эксплуатационных характеристик.
Обозначения для резцов
Если на токарном станке делают резьбу с использованием специальных резцов, то важно выбрать такую модель, которая соответствует заданным параметрам. Для того, чтобы правильно выбрать деталь, достаточно узнать точное название
В нём указывают следующие характеристики:
Буквенная часть определяет тип резца. Каждый из них имеет свои сильные и слабые стороны, которые необходимо учитывать при выборе.
Цифры, характеризующие номинальный размер инструмента.
Указывают шаг резьбы, который можно создать этим резцом. Если их несколько, то в названии указывают самый мелкий из них.
Если предполагается создать многозаходную резьбу, то сообщают количество заходов и шаг
Последнее число берут в скобки.
Важно знать, для какого направления применяется резец. По умолчанию считается, что оно правое
В случае, если речь идёт о левом, то применяется обозначение LH.
Класс точности инструмента или используемое поле допуска.
Указывают длину свинчивания в том случае, если она отличается от обычной.
Правила обозначения можно объяснить на следующем примере. Вот обозначение на резце: 1: М16х1,5LH–6H. Далее будет рассмотрен каждый его элемент:
«М» говорит о том, что речь идёт об обработке цилиндрической детали. Предполагается, что резец предназначен для создания метрической резьбы.
«16» — это номинальный диаметр.
«1,5» говорит о том, что используется шаг резьбы, равный 1,5 мм.
«LH» означает, что таким образом нарезают левую резьбу.
«6Н» говорит о том, что точность равна 6, а Н — основное отклонение. Использование прописных букв говорит о том, что речь идёт о нарезке внутренней резьбы.
Поскольку длина свинчивания не указана, то это означает, что она нормальная.
Технология использования метчиков и плашек
Метчик используются в том случае, когда необходимо нарезать внутреннюю, преимущественно метрическую резьбу в отверстиях небольшого диаметра. Представляет собой стальной стержень винтовой формы с канавками для отвода стружки, расположенными в продольном направлении. Инструмент состоит из следующих частей:
- Хвостовик;
- Калибрующая часть;
- Заборная часть.
Для формирования метчиком резьбы высокого качества, используют последовательно 3 типа этого токарного инструмента, которые можно отличить по количеству размещенных на хвостовике рисок:
Скорость работы на токарном станке с установленными метчиками может быть довольно высокой. В качестве примера, для алюминиевых, чугунных и бронзовых деталей этот показатель по технологии составляет порядка 6-22 м в минуту, в то время как для других материалов – от 5 до 12 м в минуту.
Плашка предназначена для нарезания наружной резьбы. Представляет собой инструмент плоской цилиндрической формы, в центре которого находится отверстие с острыми кромками и каналами для отвода стружки. Выглядит, как подобие гайки. Калибрующая часть плашки расположена по ее середине, а заборный конус – с каждой из сторон. Инструмент на токарном станке закрепляется в плашкодержатель – специальный патрон в пиноли задней бабки. Чтобы инструмент зашел в заготовку без усилий, на торце последней снимается фаска, высота которой соответствует профилю резьбы.
Плашки могут быть разрезные или цельные. Диаметр первых подвергается регулировке в небольших пределах, что позволяет восстанавливать рабочие характеристики инструмента после его износа. Цельные же варианты используются для формирования резьбы высокой точности. В производстве применяется легированная или углеродистая сталь.
При использовании плашки на станке для токарных работ, поверхность заготовки подвергается предварительной обточке на величину необходимого диаметра резьбы, но с учетом следующих допусков:
- Для резьбы 6-10 мм допуск – 0,1-0,2 мм;
- Для 11-18 допуск 0,12 – 0,24 мм;
- Для 20-30 мм допуск 0,14-0, 28 мм.
Скорость нарезания резьбы плашкой, установленной в токарном станке, регулируется в соответствии с материалом заготовки, напрямую влияет на интенсивность износа инструмента:
- Для стали – 3-4 м в минуту;
- Для чугуна – 2-3 м в минуту;
- Для латуни – 10-15 м в минуту.
Применение резьбонарезных головок
При нарезке резьбы на токарно-винторезном станке к использованию резьбонарезных головок прибегают реже, чем к описанным выше инструментам. В роли их рабочего элемента выступают специальные гребенки нескольких типов:
- призматические;
- тангенциальные;
- круглые;
- радиальные.
Первый тип гребенок применяется для нарезания внутренней резьбы, оставшиеся три – для наружной. Особенностью инструмента является автоматическое расхождение рабочих органов при обратном ходе, что предотвращает их контакт с только что сформированными винтовыми нитями.
Резьбонарезные головки на станке применяются преимущественно в том случае, когда требуется высокоточная работа. При нарезании резьбы на длинных винтах и червяках инструмент устанавливается на суппорте станка. Наиболее популярны круглые резчики, так как они просты в обслуживании, имеют повышенную стойкость. Для нарезания внутренней резьбы на станках револьверного типа применяются исключительно призматические гребенки со специальным заходным конусом. Работа выполняется за один проход.
Для проверки состояния резьбы в процессе ее нарезания на станке применяется резьбовой шаблон – инструмент, состоящий из помещенных в кассету пластин, на которых находятся зазубрины. На плоской части шаблона указывается шаг резьбы.
Для комплексного контроля используются резьбовые калибры проходного (с полным профилем резьбы) и непроходного типа (с укороченным профилем, для проверки среднего диаметра)
С ними необходимо обращаться с особой осторожностью. В противном случае возможно образование царапин и забоин на зазубренной поверхности.
Диаметры нарезанной резьбы, а также ее шаг проверяются резьбовым микрометром – инструментом, оснащенным в шпинделе и пятке посадочными отверстиями, которые выполняют роль креплений для сменных вставок
Микрометр устанавливается в стойку, после чего следует его настройка по образцу-эталону.
Перед проверкой резьбы детали любым из указанных инструментов, ее необходимо очистить от грязи и стружки, не извлекая из станка.
https://youtube.com/watch?v=9VQQboMTbzI
Создание резьбы с помощью резца
Для нарезки на токарном станке применяются специальные резцы. Они бывают следующих видов:
призматические;
дисковые;
стержневые.
Их характеристики должны соответствовать ГОСТу 18876-73. Верхняя часть резца, которая непосредственно соприкасается с обрабатываемым металлом, должна в точности по своей форме соответствовать создаваемой канавке.
С помощью призматических и стержневых прорезают внешнюю резьбу. Существуют дисковые, предназначенные как для внешней, так и для внутренней резьбы. На токарном станке применяются многопрофильные резцы, которые сразу прорезают несколько канавок.
На стержневых устанавливаются резцы из твёрдых сплавов. Они долго сохраняют остроту и практически не нуждаются в проведении заточки. Если они теряют остроту, обычно производят замену режущей части. Призматические отличаются от стержневых тем, что они контактируют с металлом на значительной поверхности. При работе они быстро теряют остроту и нуждаются в периодической заточке.
Резцы могут иметь конструктивные отличия. Они могут относиться к следующим типам:
прямые;
изогнутые;
отогнутые;
оттянутые.
Прямая форма на токарном станке используется редко. Чаще всего для нарезания резьбы применяют изогнутые резцы.
Сделанные из легированной быстрорежущей стали.
Использующие напаянные твёрдосплавные пластины.
Возможно использование сменных многогранных пластин. После того, как режущая часть стачивается, может быть использована другая рабочая грань резца.
Существуют резцы, для изготовления которых применяется металлокерамика.
В первом случае обычно обрабатывают детали из стали, пластикатаке или цветных металлов. Резцы характеризуются особенно высокой прочностью и большой теплопроводностью. Однако они имеют такие недостатки: слабую износостойкость, недостаточно высокую твёрдость. Эти качества ограничивают скорость обработки деталей при создании резьбы на станке.
Резцы с твёрдосплавными режущими пластинами применяются наиболее часто. Они известны высокой твёрдости и длительным сроком работы без необходимости выполнения заточки. По сравнению с резцами из быстрорежущей стали максимальная скорость работы у них выше в 2-3 раза. Такие резцы выпускаются в широкой номенклатуре, позволяя легко выбрать подходящий для конкретной работы.
Резцы из керамометалла являются более дешёвыми. Основным их недостатком является хрупкость. Их основное применение состоит в создании мелкой резьбы на заготовках из стали и чугуна.
Резцы с режущей частью из поликристаллических алмазов или кубического нитрида бора являются высокопрочными. Их применяют для точной нарезки резьбы на заготовках из высокопрочных деталей. Основным недостатком таких инструментов является высокая стоимость. В первом случае такой инструмент применяют для обработки деталей из алюминия, меди или карбида вольфрама. Во втором — работают таким резцом на заготовках из упрочнённого чугуна или закалённой стали.
При работе резцом необходимо принимать во внимание следующие особенности:
Важное значение имеет выбор переднего угла. Его величина зависит от твёрдости обрабатываемого материала. Величина находится в пределах от 0 до 25 градусов от перпендикуляра к обрабатываемой поверхности
Для обычной стали выбирают нулевой угол, а для высоколегированной обычно требуется 5-10 градусов. Его величина зависит не только от твёрдости, но и от вязкости обрабатываемого материала
Величина находится в пределах от 0 до 25 градусов от перпендикуляра к обрабатываемой поверхности. Для обычной стали выбирают нулевой угол, а для высоколегированной обычно требуется 5-10 градусов. Его величина зависит не только от твёрдости, но и от вязкости обрабатываемого материала.
При выборе подходящего резца важно учитывать, что форма режущей кромки должна точно соответствовать профилю резьбы. Задние боковые углы должны быть достаточно узкими для того, чтобы не воздействовать на сделанную резцом канавку
При этом с обеих сторон они должны быть одинаковыми
Задние боковые углы должны быть достаточно узкими для того, чтобы не воздействовать на сделанную резцом канавку. При этом с обеих сторон они должны быть одинаковыми.
Для того, чтобы сделать нарезание внутренней резьбы, деталь предварительно сверлят и растачивают.
Выполнение нарезки происходит с высокой скоростью. Работу можно также производить на станке с ЧПУ.
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.
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.
Как провести нарезку резьбы 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.
Методы получения резьб
Резьбы на токарном танке нарезают разными способами в зависимости от типа соединения и размера детали:
- накаткой роликом;
- с применением плашек и метчиков;
- резцами.
При накатывании профильный твердый ролик выдавливает в теле метиза канавку, приподнимая металл выступа. Способ отличается высокой производительностью. Сама нить прочная за счет образующегося на поверхности наклепа.
Таким способом можно изготавливать метизы из низкоуглеродистых пластичных сталей на автоматических линиях. Для накатки при изготовлении малых партий деталей, профильный ролик может устанавливаться на токарный станок.
Диаметр ограничен 24–30 мм.
Нарезание резьбы на токарных станках осуществляется специальным инструментом: метчиками и плашками. Метод высокопроизводительный. Не зависимо от типа резьбы и количества заходов, она изготавливается за один проход. Повышение прочности и точности достигается использованием на диаметрах более 14 мм пары инструментов: чернового и чистового.
Резцом выполняются резьбы любого профиля. Диаметр и вес детали ограничивается техническими характеристиками станка.
Для точения конических резьб на конусе резьбового соединения применяется специальный инструмент и резец. Станок должен иметь все узлы, необходимые для настройки нарезки конических резьб.
По таблицам, расположенным на передней бабке или верхней панели коробки передач, выставляется шаг резьбы. Деталь стачивается на конус по наружному размеру резьбы. Угол заточки 120⁰. Глубина резания регулируется салазками. После касания резца выставляется по лимбу.
Коническая резьба измеряется и обозначается в дюймах. Шаг определяется количеством нитей в 1⁰ параллельно оси трубы. Работать необходимо по таблицам. Проверять резьбы шаблонами и калибрами. Прямое измерение дает большие погрешности.
В отдельных конически соединениях применяется нарезка метрической резьбы по конусу. Ход резца параллельно обрабатываемой поверхности выставляется поворотом салазок.
Классификация резьб
Деление резьб по типу поверхности:
- конические;
- цилиндрические.
По направлению витка:
Без указания направленности, нарезается нить с левым направлением. Она считается стандартной. Инструмент применяется одинаковый. Изменяется на обратное вращение, и режущая кромка переворачивается на 180⁰ — суппорт подводится с противоположной стороны.
Профиль зуба в разрезе имеет разные формы. Используемые виды резьб, изготавливаемых на токарных станках:
- метрические;
- метрические-конические;
- трубные цилиндрические;
- трубные конические;
- дюймовые;
- трапецеидальные;
- упорные;
- круглые.
Для использования метчиков и плашек, деталь крепится в патроне. Резьбовой режущий инструмент поджимается центром задней бабки. При нарезке резцом, длинная деталь поджимается задней бабкой, короткая грибом. Инструмент устанавливается на суппорте и выставляется в оси детали.
Инструмент для нарезания резьб
Производительность работы увеличивается за счет применения резьбонарезных головок. Они имеют 4 сегмента с резцами. Нарезав до конца, устройство раскрывается, освобождая деталь. Инструмент не надо скручивать. Резьба нарезается быстро, как метчиком. Могут обрабатываться диаметры до 100 мм.
Резьбонарезные головки имеют сложную конструкцию и применяются при массовом производстве деталей.
Заточка резца производится по плоскому шаблону, независимо от типа резьбы. Угол должен точно соответствовать впадине, повторяя ее контуры. После нарезки вершины ниток следует зачистить и слегка притупить.
В трапецеидальных профилях углы вершин и впадин закругляются до R 0,3–0,5 мм. В противном случае резьба будет плохо закручиваться и упираться вершинами. С зачищенными верхушками при закручивании резьбы скользят по боковой поверхности, создавая прочное соединение.
Величина максимальной нагрузки и герметичность соединения увеличивается.
Наибольшую производительность при обработке отверстий дает метчик для нарезки внутренних резьб. Выставленные в оси детали, он прорезает все витки, не зависимо от количества заходов.
