Как правильно нарезать резьбу на токарном станке

Нарезание резьбы на токарном станке различными инструментами

Резьбовые соединения активно применяются практически во всех отраслях человеческой деятельности, начиная от сельского хозяйства, заканчивая космической промышленностью. Для нарезания резьбы в небольших объемах используется токарный станок в паре со специальным инструментом: резцами, плашками, метчиками и резьбонарезными головками. Способ подбирается в зависимости от необходимой прочности, размеров, профиля и расположения винтовой поверхности.

Особенности нарезания резьбы

При выполнении работы на токарном стенке с установленным резцом, вершина инструмента прочерчивает винтовое углубление, перемещаясь вдоль оси вращения заготовки. Эта канавка и называется резьбой. Характеризуется она следующими параметрами:

• Шаг – расстояние между соседними витками. Измеряется по оси обрабатываемой детали.
• Угол увеличения винтовой линии – показатель наклона линии относительно перпендикулярной к оси вращения заготовки плоскости. Определяется частотой вращения детали и скоростью движения режущего инструмента вдоль ее оси.
• Ход (для многозаходной резьбы) – расстояние между сформированными одной ниткой ближайшими витками.

Различают 5 профилей резьбы, которые влияют на характеристики резьбового соединения:

• круглые;
• упорные;
• прямоугольные;
• трапецеидальные;
• треугольные.

Сама же поверхность детали может иметь коническую или цилиндрическую форму. Винтовая линия, прорезаемая инструментом на станке, формируется за один или несколько заходов. Для резьбы с двумя и более нитками, последние расположены друг относительно друга эквидистантно. Чтобы посчитать их количество, достаточно взглянуть на начало поверхности резьбы.

Применение резцов

При нарезании резьбы резцом, используются следующие типы этого инструмента:

1. Круглые. Устанавливаются в отверстие торца держателя. Относятся к фасонному типу резцов. Используются для внутренней и внешней обработки заготовок.

2. Стержневые. Головки выполняются различной формы и сечения, расположены на стержне. Для повышения ресурса инструмента, некоторые модели на рабочих гранях имеют напайки из твердых сплавов.

3. Призматические. Установка на токарный станок выполняется посредством держателя “ласточкин хвост”. Подвергаются большему количеству заточек, чем круглые варианты, подходят для обработки деталей исключительно с внешней стороны.

Наружную резьбовую поверхность можно нарезать на станке и прямыми, и отогнутыми разновидностями инструмента, смонтированными в оправку, а внутреннюю – изогнутыми и прямыми. При изготовлении резцов используется быстрорежущая сталь. Подробные характеристики стандартизированы, а вместе со схемами и чертежами указаны в ГОСТ 18876-73.

Профиль резьбы соответствует конфигурации вершины резца, которая, в свою очередь, может быть скругленной формы, либо же иметь фаску. В зависимости от материала заготовки подбирается передний угол инструмента (0-25 градусов). Так, для твердых и хрупких деталей этот параметр меньше, чем для изготовленных из вязких и цветных металлов. Существуют подробные схемы выбора угла резания под большинство материалов. Прежде чем нарезать внутреннюю резьбу на станке, необходимо выполнить сверление отверстия или его дополнительную расточку.

Задние боковые углы резцов выставляются одинаковыми с правой и левой сторон, а подбираются таким образом, чтобы отсутствовало трение между поверхностью инструмента о сформированную им канавку. Когда угол подъема резьбы не превышает 4°, показатель выставляется в районе 3–5°. В ином случае угол устанавливается в пределах 6 – 8 градусов.

При нарезании резьбы на конической и цилиндрической заготовке из стали используются резцы с твердосплавными пластинами Т15К6, Т30К4, Т14К8, Т15К6. В случае работы с чугунными деталями, применяются инструменты из сплавов ВКЗМ, В2К, ВК6М, ВК4.

Технология использования токарных резцов:

• Резец закрепляется в резцедержателе, а обрабатываемая деталь – в центрах или патроне станка.
• Резец перемещается вдоль оси вращения заготовки, прочерчивая винтообразную линию. Оба движения строго согласуются между собой. Иными словами, за один оборот детали резец сдвигается на расчетный шаг будущей резьбы.
• Суппорт приводится в движения от шпинделя через коробку передач и ходовой винт. При этом передаточное соотношение должно равняться соотношению шага ходового винта к шагу нарезаемой резьбы.
• Подача резца выполняется по одной из схем: параллельно образующей резьбы (контактирует лишь режущая кромка), перпендикулярно оси вращения заготовки (контактирует весь профиль).
• Для формирования на станке резьбы с крупным шагом, заготовка предварительно обрабатывается прорезным резцом. Его угол профиля на 5-10° отличается от угла профиля резьбы.
• Производительность труда при работе с токарными станками невысокая, так как много времени уходит на обратный ход резца и его установку на размер.
• Работа требует повышенного внимания и выполняется исключительно специалистом с высокой квалификацией.

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.

Нарезание резьбы на токарных станках

Нарезание резьбы — обширная тема в металлообработке с использованием токарных станков. Эта технология применяется больше чем в 40% работ. От качества резьб зависит прочность соединения разъёмных элементов конструкций или механизмов. Подробнее об этом в статье.

Методы получения резьб

Резьбовые соединения используются в машиностроении и строительстве. Применение метизов с резьбой позволяет соединять детали механизмов и конструктивные элементы при строительстве посредством использования болтов, гаек, винтов, шпилек. Изделия с резьбой предназначены и для передачи усилий или движения в механизмах типа домкрат, редуктор, пресс, станок.

Схема нарезание резьбы метчиком на токарном станке

Домкраты и ходовые винты изготавливают с трапецеидальной резьбой.

Существуют следующие способы изготовления резьб:

• вручную (метчиком или плашкой);
• на станках:
  • токарно-винторезном (мод. 16К20);
  • резьбонакатных с применением роликов и плоских плашек;
  • фрезерных (мод. РТС 161Ф4) для получения резьб с большой величиной шага;
  • шлифовальных с использованием кругов с заданным профилем для изготовления мелких и точных резьб;
  • винторезных (мод. 1622);
  • для нарезки резьб на гайках (мод. 2064);
  • обеспечивающих вихревое нарезание резьб с использованием многорезцовых головок.

Вихревое резание обеспечивается 4 резцами, расположенными во вращающейся головке, от своего двигателя. Это приспособление закрепляют на суппорте токарного станка. За счёт поочередного врезания резцов обеспечивается высокая скорость обработки, так как резцы нагреваются незначительно. Этим же обеспечивается меньшая шероховатость получаемой резьбовой поверхности и повышенная точность профиля.

Видео нарезании резьбы на токарно-винторезном станке 1К62

Классификация резьб

Резьба — это винтовая линия, образуемая на поверхности тела вращения вершиной выступа определенной формы. Расстояние между близлежащими выступами равно шагу резьбы. Форма выступа зависит от её вида. Между двумя соседствующими выступами находится впадина.

Виды резьбовых признаков:

1. Направление винтовой линии:
   • правая (подъём её происходит слева направо, а завинчивание болта осуществляют по движению часовой стрелки);
   • левая (завинчивание происходит против движения часовой стрелки).
2. Формы выступа в виде:
   • треугольника,
   • трапеции,
   • неравнобочной трапеции,
   • прямоугольника,
   • полукруга.
3. Внешней поверхности детали (цилиндрической или конусной).
4. Расположения на детали (внутренней или наружной).
5. Число заходов (один, два, три);
6. Назначение (крепежная и ходовая).

Резьбу подразделяют на виды:

• с углом профиля:
  • 60⁰ (метрическая, коническая дюймовая);
  • 55⁰ (трубная цилиндрическая, трубная коническая);
• упорную;
• круглую;
• трапецеидальной формы (угол 30⁰).

Трапецеидальной резьбе присуща большая прочность, чем прямоугольной, при меньшей трудоемкости изготовления. Назначение трапецеидальной резьбы — преобразование вращательного движения в поступательное.

Кроме этого, используют резьбу, называемую модульной. Её используют там, где передают вращение с червяка на червячное колесо, оси которых находятся под углом 90⁰.

Расшифровка написания резьб

Резьба обозначается: М12х1,25–7Н. Это означает: метрическая внутренняя (7Н), диаметр 12 мм, шаг – 1,25 мм, поле допуска 7Н. Для наружной резьбы поле допуска записывают: 6h. Значение крупного шага в обозначении не приводится (М16–8g). Левой резьбе в обозначении добавляют буквы LH (М16–8g–LH). В ГОСТ 8724–81 приведена таблица, с указанием диаметра и шага нужного размера.

Инструмент для нарезания резьб

Плашка. На наружной поверхности резьба нарезается плашками. Их изготавливают в виде гайки. Для получения режущих элементов и отвода стружки в них просверлены отверстия. С каждой стороны плашка имеет режущие элементы, образующие заборный конус (угол 20⁰–30⁰). В средней части расположена калибрующая зона.

Плашку фиксируют в воротке при помощи винтов. Нужно после каждого оборота плашки поворачивать её назад на треть окружности. Это нужно для очистки отверстий от стружки и получения качественной резьбовой поверхности.

Метчик. Метчик используют для нарезания внутренней резьбы. Он имеет режущие кромки, получаемые при изготовлении продольных или винтовых канавок. Канавки формируют передние поверхности на зубьях. Рабочая зона метчика образует заборный и калибрующий участки. Заборный участок ещё называют режущим. Он конической формы и врезание происходит постепенно.

Различают ручные, машинные и гаечные метчики. Ручные метчики изготавливают одинарными и в комплекте: для чернового и чистового проходов при нарезании резьб. Комплект состоит и из 3 метчиков. Номер его указывают количеством круговых рисок на хвостовике (1 — черновой, 2 — получистовой, 3 — чистовой).

Наибольшая заборная часть у чернового метчика. Хвостовик у метчиков изготавливают в виде квадрата, чтобы передавать рабочее усилие воротком. Метчики подразделяют для нарезки резьб в сквозных и глухих отверстиях. Гаечные метчики изготавливают с прямым или изогнутым хвостовиком.

Резец. Резьба нарезается вершиной резца, закреплённого в суппорте, при перемещении его относительно вращающейся заготовки. При этом шаг резьбы, образуемый резцом, равен расстоянию между вершинами соседних выступов по оси детали.

Резцы для нарезки резьб конструктивно выполняют:

• цельными (изготавливают из быстрорежущей стали или твердого сплава);
• с напаянными пластинами из твердого сплава (ГОСТ 18885–73);
• сборными с мехкреплением СМП (сменных многогранных пластин).

Резьбовой резец с напайной или сменной многогранной пластиной (СМП) должен иметь углы заточки, обеспечивающие получение соответствующего профиля на резьбе. Такие резцы используют для нарезания метрической и трапецеидальной резьбы.

Резцы с СМП используют на токарно-фрезерных станках с ЧПУ, которые могут обеспечить необходимые режимы резания и получение готовой детали за один цикл обработки (обрабатывающие центра).

Для обеспечения качества резьбы при её нарезании обязательно применяют СОЖ (эмульсию, сульфофрезол и другие).

Марки быстрорежущей стали для резцов: Р6М5К5, Р6М5, Р9М4К8, Р9К5, Р12Ф3, Р9М4К8.

Используемое оборудование

Резьбу нарезают вручную или на токарно-винторезных станках. При нарезке вручную используют тиски и инструмент: плашки и метчики. Нарезать резьбу с использованием токарно-винторезного станка 16К20 можно резцом, метчиком, плашкой и другими видами инструмента. На них осуществляют нарезку как наружной, так и внутренней резьб.

На коробке подач станка 16К20 расположена таблица, в которой указаны положения рукояток для того, чтобы настроить нужный шаг резьбы. Настройка режимов обработки позволяет получить качественную деталь. Технология использования резца предусматривает:

• правильную его заточку;
• настройку режимов работы станка;
• правильную установку резца по центру детали с использованием приспособления — шаблона;
• замер полученных размеров резьбовыми шаблонами или калибрами.

При резьбообразовании не допускаются: задиры, дробление, рваные нитки, риски.

Специальное приспособление или вихревые головки с отдельным приводом расширяют функциональные возможности токарных станков.

Токарно-револьверные станки повышают производительность обработки за счет сокращения времени на замену инструмента.

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

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

Нарезание резьбы на токарном станке – резцы, метчики, плашки, головки и гребенки

Нарезание резьбы на токарном станке относится к тем операциям, для которых могут быть использованы различные инструменты. Решают эту задачу чаще всего с помощью резца. Помимо него используют также метчики, плашки, рабочие головки специального назначения. Кроме того, на токарных станках такую операцию можно выполнять по технологии накатки.

Процесс нарезания резьбы на токарном станке резцом

Нарезание резьбы с использованием токарного оборудования

При нарезании резьбы на заготовке, установленной на токарном станке, с помощью резца такой процесс выглядит следующим образом: инструмент, перемещающийся вдоль оси вращающейся детали (движение подачи), своей заостренной вершиной прочерчивает на ее поверхности линию винтового типа. Характерным параметром винтовой линии, формируемой резцом на поверхности заготовки, является угол ее подъема или увеличения. Величина данного угла, измеряемого между касательной, расположенной к винтовой линии, и плоскостью, которая перпендикулярна оси вращения детали, определяется:

• величиной подачи режущего инструмента, перемещающегося вдоль оси заготовки;
• частотой, с которой вращается деталь.

Не менее важным параметром винтовой линии является ее шаг, который характеризует расстояние между ее соседними витками. Измеряется это расстояние по оси обрабатываемой детали.

Перемещаясь вдоль оси вращающейся заготовки, резец врезается в нее и создает винтовую поверхность, которую и принято называть резьбой. Элементы с резьбовой поверхностью используют для решения различных задач: обеспечения перемещения элементов друг относительно друга, их сочленения и уплотнения формируемых соединений.

Поверхность заготовки с резьбой может быть цилиндрической и конической. На характеристики резьбового соединения значительное влияние оказывает профиль резьбы, то есть ее контур в плоскости. Выделяют профили:

• треугольные;
• трапецеидальные;
• прямоугольные;
• упорные;
• круглые.

Резьба на поверхности детали может быть сформирована одной винтовой ниткой (однозаходная) или несколькими (многозаходная). Если нарезают несколько винтовых ниток, то их располагают эквидистантно по отношению друг к другу.

Посчитать количество ниток можно в начале резьбовой поверхности. Многозаходная резьба, кроме шага, характеризуется таким параметром, как ход. Это расстояние, измеряемое между двумя однотипными точками двух соседних витков, которые сформированы одной ниткой. Измеряется такое расстояние по линии, располагающейся параллельно оси резьбовой детали. У однозаходной резьбы, сформированной одной ниткой, ход равен шагу, а для многозаходной его можно вычислить, если умножить шаг на количество заходов.

Применение резцов

Для нарезания резьбы с помощью токарного станка необходимы резьбонарезные резцы. Изготавливаются они из быстрорежущей стали, а требования к их характеристикам оговариваются соответствующим ГОСТом (18876-73). По конструкции такие резцы подразделяются на следующие типы:

• призматические;
• стержневые;
• круглые (дисковые).

Винтовая резьбовая канавка на поверхности заготовки нарезается резцом отогнутой или прямой формы, а для формирования резьбы внутреннего типа требуются прямые и изогнутые инструменты, которые фиксируют в специальной оправке. Вершина токарного резца, которой и выполняется нарезание витков, должна иметь конфигурацию, полностью соответствующую профилю формируемой резьбы.

Резцы для нарезания резьбы: а — стержневой; б — призматический многопрофильный; в — призматический однопрофильный; г — дисковый многопрофильный; д — дисковый однопрофильный; е — дисковый для внутренней резьбы; α — задний угол; γ — передний угол; φ — угол заборного конуса; h — высота установки оси резца

При формировании резьбы резцом следует учитывать ряд особенностей такой технологии.

• Передний угол токарного инструмента для нарезания резьбы зависит от характеристики материала, подвергаемого обработке. Выбирать такой угол можно в достаточно широких пределах: 0–25 0 . Так, если резьба с помощью станка нарезается на заготовках из обычных сталей, передний угол должен составлять 0 градусов, для высоколегированных сталей, которые хорошо противостоят температурным нагрузкам, передний угол может составлять 5–10 0 . Он может быть тем больше, чем выше вязкость материала, и тем меньше, чем выше твердость и хрупкость металла, из которого выполнена обрабатываемая на станке заготовка.
• Вершина токарного резца, которая формирует винтовую линию на заготовке, должна иметь форму, идентичную профилю резьбы.
• Задние боковые углы инструмента выбираются такими, чтобы поверхности резца, которыми они сформированы, не терлись о только что сформированную винтовую канавку. Обычно эти углы с обеих сторон токарного резца делают одинаковыми. Если угол подъема, которым характеризуется резьба, составляет менее 4 градусов, то такие углы выбирают в пределах 3–5 0 , если больше 4 0 , то 6–8 градусов.
• Резьбу внутреннего типа нарезают в уже подготовленных отверстиях, которые получены расточкой или сверлением.

Заготовки, которые сделаны из стали, обрабатывают на токарном станке при помощи инструментов с пластинами, выполненными из твердых сплавов Т15К6, Т14К8, Т15К6, Т30К4. Если деталь изготовлена из чугуна, то для нарезания резьбы на ней используют инструмент с пластинами из следующих марок твердых сплавов: ВК4, В2К, ВК6М, ВК3М.

Технология использования метчиков и плашек

При помощи метчиков, представляющих собой винт с несколькими продольными канавками, которые формируют режущие кромки и способствуют отводу стружки, на токарном станке нарезают преимущественно метрические резьбы в отверстиях небольшого диаметра. Если для нарезания резьбы используются машинные метчики, то операция выполняется за один проход.

Машинные метчики отличаются от обычных тем, что они состоят из двух частей – заборной и калибровочной. Если для нарезания резьбы с помощью токарного станка используются обыкновенные метчики, то технология выполнения этого процесса предполагает применение набора инструментов. Набор для нарезания внутренней резьбы включает в себя три типа метчиков: черновой, который выполняет 60% работы, получистовой (30%), чистовой (10%). Иногда в таком наборе может быть два инструмента: черновой, выполняющий 75% работы, и чистовой, на который приходится 25% работы. Чтобы отличить черновой метчик от чистового, достаточно посмотреть на его заборную часть: она у него значительно длиннее, чем у чистового.

Конструкция метчика для нарезания резьбы

Скорость нарезания резьбы на токарном станке с использованием метчиков может быть достаточно высокой:

• 6–22 м в минуту – для деталей, изготовленных из чугуна, бронзы и алюминия;
• 5–12 м в минуту – для стальных заготовок.

При помощи плашек, представляющих собой кольцо с внутренней резьбой и несколькими стружечными канавками, наружную резьбу делают на винтах, болтах и шпильках. Поверхность детали должна быть предварительно обточена на величину требуемого диаметра, который обязательно должен учитывать допуск:

• 0,14–0,28 мм – для резьбы, диаметр которой составляет 20–30 мм;
• 0,12–0,24 мм – для резьбы с диаметром 11–18 мм;
• 0,1–0,2 мм – для резьбы, имеющей диаметр 6–10 мм.

Плашки, которыми нарезается наружная резьба, закрепляются в специальном патроне (плашкодержателе), расположенном в пиноли задней бабки токарного станка.

Плашки для нарезания резьбы

Используя плашки, резьбу нарезают со следующими скоростями (их настройка также учитывает минимальный износ инструмента в ходе работы):

• 10–15 м в минуту – на изделиях, выполненных из латуни;
• 2–3 м в минуту – на чугунных деталях;
• 3–4 м в минуту – на заготовках из стали.

Чтобы плашка беспрепятственно зашла на деталь, на торце последней снимают фаску, по высоте совпадающую с высотой профиля резьбы.

Применение резьбонарезных головок

При нарезании резьбы с применением токарных станков к специальным головкам обращаются значительно реже, чем к вышеописанным инструментам. Использоваться такие головки могут для нарезания резьбы любого типа. Их рабочими элементами являются гребенки: призматические применяются, когда нужно нарезать внутреннюю резьбу, для нарезания наружной необходимы радиальные, круглые и тангенциальные. Особенность таких головок заключается в том, что их рабочие органы автоматически расходятся при совершении обратного хода, таким образом, они не контактируют с только что нарезанной резьбой.

Гребенки для нарезания резьбы

Гребенки для нарезания внутренней резьбы (их количество в комплекте может быть различным) выполняются с заходным конусом. При нарезании наружной резьбы преимущественно используются гребенки круглого типа, которые отличаются простотой своей конструкции. Кроме того, гребенкам такого типа свойственна высокая стойкость, их можно неоднократно перетачивать, приводя их геометрические параметры к первоначальным значениям.

В том случае, если на токарном станке необходимо нарезать винтовую поверхность на червяках или винтах, отличающихся большой длиной, то резьбонарезные головки фиксируют на суппорте станка, что способствует повышению производительности технологического процесса. Оснащаться такие головки могут как обычными резцами, так и инструментом чашечного типа.

Понять технологию нарезания резьбы при помощи токарного станка можно по видео, на котором хорошо видно, как осуществляется этот процесс. Ниже приведено несколько видео, на которых запечатлен процесс изготовления резьбы разными способами.

Классификация, расшифровка и схемы нарезных резьб на токарном станке

Нарезание резьбы на токарном станке – альтернатива применению специализированного оборудования. Классификация, схемы, инструменты, расшифровка, материалы.

Нарезание резьбы на универсальном токарном станке распространенная операция, особо в ремонтных подразделениях. Наличие ходового винта, большой диапазон подач позволяют перекрывать основные потребности без переналадок и специального инструмента – достаточно нескольких резьбовых резцов. Возможность механизированного нарезания ручными, машинными метчиками, лерками – упрощает настройку, ускоряет процесс при сохранении приемлемого качества крепежа.

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)

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.

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.

Инструменты для нарезки резьбы

Нарезание резьбы с использованием токарного оборудования

Формообразование на станке осуществляется методом копирования рабочего профиля инструмента на деталь по винтовой линии. Поступательное перемещение сообщается резцу, метчику, плашке, гребенке. В сочетании с вращением заготовки получается винтовое движение, инструментальная поверхность совпадает с нарезаемой.

Как правило, нарезание малых партий крепежа, фитингов до М36 производят метчиками, лерками. Крупные заказы выгоднее изготовлять на специализированных автоматах. Резьбы большого диаметра, ходовые, силовые, точные обрабатывают резцами на универсальных токарных, когда не располагают моделями с ЧПУ или программа выпуска недостаточна.

Нарезание внутренней и наружной резьбы резцом

Резьбы с высокой соосностью к другим поверхностям, передающие движение, усилие выполняют резцом. Вращение шпинделя связывают кинематически с ходовым винтом, перемещающим суппорт с резцедержателем.

Общий порядок действий включает:

• Проточку поверхности по длине нарезания, с образованием канавки для выхода инструмента.
• Выбор, при необходимости: заточку, доводку резца с проверкой по угловым шаблонам.
• Установку режимов на станке, настройку гитары на шаг, не обеспечиваемый коробкой.

Перемещение резца за оборот заготовки равняется шагу Р или ходу Н для многозаходных.

• Установку резца по шаблону.

• Нарезание за выбранное по справочнику количество проходов.

Резьбонарезание партии деталей разделяют на черновое, чистовое. Для последнего инструмент тщательно затачивают. Резьбы шагом свыше 2 мм получают боковым врезанием. Левую винтовую канавку получают, переключив трензель, чтобы ходовой винт вращался в противоположную шпинделю сторону. Суппорт с резцом перемещаются слева на право.

Средние скорости при резьбонарезании стали составляют 20 – 35 м/мин быстрорежущим инструментом, 100 – 150 м/мин – твердосплавным. Чистовые хода производят при увеличенной на 50 – 100% скорости. Внутренние резьбы обрабатывают на сниженных на 30% режимах.

Использование метчиков

Распространенная марка Р6М5 позволяет нарезать заготовки твердостью до 240 НВ, метчики из инструментальных легированных сталей применяют для «сырых» деталей. Твердосплавные используют редко, так как кромки выкрашиваются от перекосов, несоосности, увеличивающих изгибающие нагрузки.

Диапазон типичных размеров ограничен М36 – 42, G2. Большие диаметры крупного шага обрабатывают комплектом из 2, лучше 3-х метчиков. Отверстие растачивают несколько больше внутреннего диаметра гайки D1 (cм. Рис. 2), с учетом выпучивания металла из канавки. При сверлении учитывают разбивку. Рекомендуемые значения приведены в справочниках.

Существуют несколько способов обработки:

• Зачастую гайки менее М12 нарезают, удерживая вороток руками. Строго говоря, прием – нарушение ТБ, может привести к травме. В начале завинчивания поджимают метчик центром задней бабки для направления, далее происходит самозатягивание. Останавливают, вывинчивают на реверсе.
• Метчик устанавливают в вороток, упирают в планку, закрепленную в резцедержателе, подпирают центровой державкой или задним центром. Включают малые обороты, нарезают на самозатягивании. Для устранения биения витков рекомендуется поджимать метчик до завинчивания на половину рабочей длины, плавно выдвигая пиноль.

• Применяют качающийся самовыдвижной метчикодержатель.

• Крупные диаметры получают с подачей суппорта по ходовому винту, коробку настраивают на соответствующий шаг. Метчик вставляют в оправку, зажатую в резцедержателе.
  Предохранительный патрон, устанавливаемый в пиноль, исключает поломку метчика при достижении дна глухого отверстия. Ускоряет выполнение серийных операций. Метчики с шахматным расположением зуба оптимальны для вязких нержавеющих, жаропрочных сплавов. Рекомендуемые скорости резания для стали 3 – 15 м/мин, для бронзы, чугуна 4 – 22 м/мин, работают с охлаждением. Для левых гаек используют инструменты с левой нарезкой, вращение противоположное, остальное – аналогично.

Плашки для нарезки резьбы

Варианты обработки аналогичны рассмотренным для метчиков:

• Без включения подачи, самонавинчиванием от вращения патрона. При нарезке мелких винтов плашкодержатель удерживают руками (потенциально опасно) или опирают на зажатую державку. На первых витках держатель поджимают грибковым центром, затем –нарезка на самозатягивании. По окончании реверсируют, свинчивая лерку.

• Нарезание подачей суппортом, с опиранием ворота на резцедержку. Перемещение за оборот шпинделя равна шагу. Часто первые нескольких ниток нарезают вручную при выключенном станке.

• Применение оснастки, устанавливаемой в пиноль – более совершенный, безопасный метод.

Крупные типоразмеры обрабатывают, предварительно прорезав канавку на половину глубины резцом. Диаметры стержней меньше номинала на величину подъема.

Скорости резания 2 – 4 м/мин для черных металлов и до 10 м/мин – цветных. Для стали СОЖ: эмульсия, минеральное масло, сульфофрезол. Чугун обрабатывают с керосином или на сухую. Чистую поверхность получают, смазывая стержень салом.

Использование резьбонарезных головок

Резьбонарезные головки служат для высокопроизводительной обработки. Посредством конического хвостовика корпус устанавливается в задней бабке. Врезание осуществляют, выдвигая пиноль, вращая маховик, дальнейшая подача – самозатягиванием. По окончанию прохода гребенки без свинчивания радиально разводят поворотом рукоятки. Скорость резания достигает 20 м/мин.

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.