Нарезание резьбы
Операция обработки со снятием стружки, в результате которой образуются наружные или внутренние винтовые канавки с заданным профилем и размерами на цилиндрических или конических поверхностях, называется нарезанием резьбы.
Нарезание резьбы на винтах, болтах, гайках и других деталях производится в основном на станках. При монтажных и ремонтных работах слесарю в ряде случаев приходится нарезать резьбу вручную или с помощью пневматических или электрических машинок — резьбонарезателей.
Основными элементами любой резьбы, как отмечалось в гл. 3, являются профиль, шаг, глубина, наружный, средний и внутренний диаметры.
По форме профиля резьбы подразделяются на треугольную, прямоугольную, трапецеидальную, упорную и круглую (рис. 4.14).
Тип или профиль резьбы выбирается по ГОСТу в зависимости от назначения.
Рис. 4.14. Профили и элементы резьбы:
а — треугольная;
б — прямоугольная;
в — трапецеидальная;
г — упорная;
д — круглая;
d — наружный диаметр резьбы;
dcp — средний диаметр резьбы;
d1 — внутренний диаметр резьбы.
В машиностроении приняты три системы резьб: метрическая, у которой шаг и диаметр измеряются в миллиметрах; дюймовая, имеющая иную форму профиля и характеризуемая числом ниток на один дюйм ее длины и диаметром в дюймах;
трубная резьба, имеющая профиль, как и дюймовая, но меньше по шагу.
В практике слесарных работ нередко возникает необходимость определить размеры элементов резьбы на готовой детали. Наружный диаметр измеряют с помощью штангенциркуля или микрометра, а шаг резьбы — с помощью миллиметрового или дюймового резьбомера (набора шаблонов с резьбой различных размеров).
Для нарезания резьбы в отверстиях применяются метчики, а для нарезания наружной резьбы — плашки.
Метчиком называется режущий инструмент, представляющий собой закаленный винт, на котором прорезано несколько продольных прямых или винтовых канавок, образующих режущие кромки (рис. 4.15). Метчик имеет рабочую часть и хвостовик, заканчивающийся квадратом.
Рис. 4.15. Метчик и его элементы:
а — общий вид:
1 — режущее перо;
2 — режущая кромка;
3 — квадрат;
4 — хвостовик;
5 — канавка;
б — поперечное сечение:
1 — передняя поверхность;
2 — режущая кромка;
3 — задняя (затыловочная) поверхность;
4 — канавка;
5 — режущее перо.
Хвостовик метчика служит для закрепления инструмента в патроне или воротке во время работы. У ручных метчиков конец имеет квадратную форму.
Рабочая часть — нарезанная часть метчика, производящая нарезание резьбы; она подразделяется на заборную и калибрующую части.
Заборная (режущая) часть метчика — передняя конусная часть, которая первой входит в нарезаемое отверстие и совершает основную работу резания.
Калибрующая часть защищает и калибрует нарезаемое отверстие.
Для образования режущих кромок метчика и выхода стружки служат продольные канавки. Резьбовые части метчика, ограниченные канавками, называются режущими перьями.
По способу применения метчики делятся на ручные и машинные. Ручные метчики служат для нарезания резьбы вручную. Они обычно выпускаются комплектами из двух или трех штук. В комплект, состоящий из трех метчиков, входят черновой, средний и чистовой (или 1, 2, 3), а в комплект из двух метчиков — черновой и чистовой. В таком же порядке они применяются при нарезании резьбы.
Метчики условно обозначаются рисками (канавками): у чернового на хвостовике одна круговая риска, у среднего — две, у чистового — три. Там же указывается тип резьбы и ее размер.
Большое значение имеет правильный выбор диаметров отверстий для нарезания резьбы. Выбор диаметров сверл под данный тип и размер резьбы производится по специальным таблицам. Однако с достаточной для практики точностью диаметр сверла можно определить по формуле
Dсв=dр — 2h
где Dсв — диаметр сверла, мм; dр — наружный диаметр резьбы, мм; h — высота профиля резьбы, мм.
Нарезание резьбы ручными метчиками производится с помощью воротков, которые надеваются на квадратные концы хвостовиков. Воротки бывают различных конструкций с постоянными и регулируемыми отверстиями для метчика.
Инструмент, применяемый для нарезания наружной резьбы, называется плашкой. Плашка представляет собой стальную закаленную гайку со стружечными канавками, образующими режущие грани (рис. 4.16).
Рис. 4.16. Плашка и ее элементы:
а — общий вид;
б — геометрические параметры плашки.
1 — калибрующая часть;
2 — заборная часть;
3 — стружечная канавка.
Плашки бывают круглые (иногда их называют лерками), раздвижные (клупповые) и специальные для нарезания труб.
Для работы с круглыми плашками применяются воротки (леркодержатели), представляющие собой рамку с двумя рукоятками, в отверстие которой помещается плашка и удерживается от проворачивания с помощью трех стопорных винтов, конические концы которых входят в углубления на боковой поверхности плашек.
Клуппы для раздвижных плашек представляют собой косую рамку с двумя рукоятками. В отверстие рамки вставляются полуплашки. Устанавливаются полуплашки на требуемый размер с помощью специального нажимного винта.
Для нарезания резьбы метчиком выполняются следующие приемы. Деталь закрепляется в тисках, черновой метчик смазывается и в вертикальном положении (без перекоса) вставляется в нарезаемое отверстие. Надев на метчик вороток и слегка прижимая его к детали левой рукой, правой осторожно поворачивают вороток по часовой стрелке (при нарезании Левой резьбы — против часовой стрелки) до тех пор, пока метчик не врежется в металл и его положение в отверстии не станет устойчивым. Затем вороток берут двумя руками и плавно вращают (рис. 4.17, а). После одного-двух полных оборотов возвратным движением метчика примерно на четверть оборота ломают стружку, это значительно облегчает процесс нарезания. Закончив нарезание, вывертывают метчик из отверстия (вращением воротка в обратную сторону) или пропускают его насквозь.
Второй и третий метчики смазывают и вводят в отверстие без воротка. После того как метчик правильно установится по резьбе, надевают вороток и продолжают нарезание резьбы.
При нарезании глубоких отверстий необходимо в процессе резания 2—3 раза полностью вывинтить метчик и очистить его от стружки, так как избыток ее в канавках может вызвать поломку метчика или срыв резьбы.
Перед нарезанием наружной резьбы плашками обточенный до нужного диаметра стержень закрепляют в тисках. На самом конце стержня снимается небольшая фаска под углом 45° (рис. 4.17,6). Стержень должен иметь чистую поверхность, так как нарезание резьбы по окалине или ржавчине сильно изнашивает плашки.
Для получения правильной резьбы диаметр стержня обычно делают на 0,2—0,4 мм меньше требуемого диаметра резьбы.
На торец стержня, закрепленного в тисках так, чтобы его конец выступал из губок на 15—20 мм больше, чем длина нарезаемого участка., накладывают закрепленную в воротке плашку и с небольшим нажимом начинают нарезать резьбу, поворачивая вороток короткими движениями по часовой стрелке (рис. 4.17, в). Первые 1,0—1,5 нитки обычно нарезают без смазки, так как сухой металл плашка захватывает легче; затем стержень смазывают натуральной олифой и продолжают вращать вороток или клупп на один-два оборота вправо и на полоборота влево для ломания стружки.
Вначале нарезания резьбы плашками необходимо делать некоторый нажим «а плашку (при рабочем ходе), не допуская ее перекоса. В процессе нарезания давление на обе руки должно быть равномерным.
Раздвижные плашки в клуппе в процессе нарезания следует поджимать только в начале прохода; после прохода по всей длине нарезки клупп свинчивают (или, как говорят, «сгоняют»), затем вновь поджимают плашки винтом и проходят резьбу второй раз.
При необходимости получить точную я чистую резьбу нарезку производят двумя плашками — черновой и чистовой.
Механизированное нарезание резьбы осуществляется ручной дрелью или резьбонарезной электрической машинкой, а также на сверлильном или резьбонарезном станке. Работа эта требует особого внимания и осторожности, особенно при использовании дрели и электрической или пневматической машины.
Ручными дрелями нарезают резьбу диаметром до 6 мм, причем производительность по сравнению с работой воротком увеличивается втрое. Применение электрической или пневматической машинок повышает производительность труда практически в 5 раз.
При нарезании резьбы дрелью или машинками метчик зажимается в патроне и особое внимание обращается на то, чтобы не было перекоса метчика относительно оси отверстия.
Источник
НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБ РЕЗЦАМИ
§ 1. Общие сведения
Резьбовые резцы предназначены для нарезания резьб крупных размеров (по диаметру, шагу или длине), резьб повышенной точности или строго соосных с другими поверхностями детали.
Обладая универсальностью, этот способ выполнения резьб малопроизводительный. Поэтому им следует пользоваться лишь в « случаях, когда другие способы нарезания и накатывания резьб, ранее описанные в главе V, применить невозможно.
Кроме крепежных резьб (см. гл. V, табл. 12), резцами нарезают ходовые резьбы прямоугольного и трапецеидального профиля, краткая характеристика которых приведена в табл. 18.
§ 2. Нарезание треугольных резьб
1. Применяемые инструменты. Нарезание выполняют резьбовыми резцами и гребенками (рис. 206). У резцов для наружных и внутренних резьб (рис. 206, а и б) угол профиля е и форма вершины должны соответствовать данным резьб, приведенным в табл. 12,. гл. V. Для твердосплавных резцов угол профиля е уменьшают на 30—60′, так как резание с высокой скоростью способствует некоторому увеличению этого угла на резьбе.
Чтобы избежать искажения профиля резьбы, передний угол у для чистовых резцов. Делают равным 0°, для черновых резцов этот угол принимают в пределах 5—15° в зависимости от обрабатываемого материала. Задний угол а при вершине выполняют от 12 до 15°. Боковые задние углы а1 и а2 зависят от угла подъема резьбы. Так как для крепежных резьб этот угол не превышает 2°, то практически им пренебрегают и выполняют a1 = а2 = 6—8°.
Режущие кромки резцов должны быть строго прямолинейны, без видимых зазубрин, иначе все неточности будут перенесены на профиль резьбы. В связи с этим резцы после заточки доводят по узким ленточкам задних поверхностей. Контроль профиля заточенных резцов выполняют по шаблонам, изображенным на рис. 207.
При чистовом нарезании хорошие результаты обеспечивают короткие резьбовые резцы, устанавливаемые в пружинящую державку 1 (см. рис. 206, в). Болтом 2 можно регулировать жесткость державки. Когда он плотно затянут, державка становится жесткой. Такой резец, сталкиваясь с более твердыми частицами металла, слегка отжимается и не портит резьбу.
В серийном производстве широко используются резьбовые гребенки— стержневые, призматические и круглые (рис. 206, г, д, е). Они имеют 5—6 зубцов, из которых 2—3 скошены под углом q= = 25—30° и образуют режущую часть. Остальные зубцы, с полным профилем, составляют калибрующую часть гребенки.
Гребенки производительнее резьбовых резцов, так как позволяют нарезать резьбы за меньшее число проходов. Однако они могут быть применены только для резьб со свободным выходом в конце и определенного шага.
2. Установка резцов на станке. Резьбовые резцы располагаются строго на уровне оси центров станка так, чтобы ось профиля их была перпендикулярна к оси детали. Установка проверяется шаблоном, как показано на рис. 207.
Если до окончания нарезания резьбы резец снимается для заточки, то повторно его устанавливают так, чтобы он вошел в ранее прорезанную канавку. Регулировку продольного положения резца в этом случае выполняют перемещением верхних салазок суппорта. Так же поступают, когда черновое и чистовое нарезание резьбы ведется за две установки заготовки на станке.
3. Подготовка поверхности заготовки под резьбу. Нарезаемый участок заготовки подготавливают обтачиванием, сверлением или
растачиванием с учетом возможного выдавливания металла в процессе резания.
Диаметр стержня под наружную резьбу уменьшают на 0,1— ■ 0,4 мм. При этом большее занижение делают для резьб с более крупным шагом и более пластичных металлов. В начале резьбового участка протачивают небольшую фаску для притупления захода, резьбы.
Диаметр сверла под метрические резьбы определяют по формуле (7) :
dCB == d — S.
Для прочих крепежных резьб диаметр сверла находят по соответствующим таблицам справочника.
Когда отверстие подготавливается растачиванием, диаметр его следует увеличить по сравнению с диаметром сверла на величину возможного увеличения отверстия при сверлении примерно на 0,2—0,4 мм.
Для выхода резца в конце нарезаемых участков делают канавку (рис. 208, а и б) шириной 2—3 шага и глубиной немного больше высоты профиля резьбы. В некоторых случаях при нарезании резьбы на болтах и других деталях канавки не делают, а в конце каждого прохода резец быстро отводят назад, получая при этом сбег резьбы (рис. 208, в).
4. Настройка станка на шаг резьбы. Коробки подач совместно со сменными колесами гитары позволяют настраивать токарновинторезные станки на любой шаг стандартных резьб.
Кроме того, в большинстве станков предусмотрена возможность настройки на шаги точных и специальных резъб посредством отключения механизма коробки подач. В этом случае вращение от шпинделя на ходовой винт осуществляется через механизм реверса и сменные колеса гитары. Настройка выполняется подбором чи-сел зубьев сменных колес.
Рассмотрим схему такой настройки (рис. 209).
Для нарезания резьбы цепь движения подач должна быть настроена так, чтобы за каждый оборот шпинделя и детали суппорт переместился продольно на шаг резьбы Sv. Если учесть, что передаточное отношение реверса обычно равно 1, то в создании такого
отношения движений будут участвовать только сменные колеса гитары.
Для выбора чисел зубьев сменных колес надо знать их передаточное отношение, которое можно определить на основании следующих рассуждений. Если бы шаг резьбы S.р и шаг ходового вин-
та Sx были одинаковыми, то за каждый оборот шпинделя ходовой, винт сделал ,бы также один оборот. При этом передаточное отношение гитары iг равнялось бы единице. В случае, когда Sp=I Sx ,ходовой винт должен сделать пол-оборота, а передаточное отношение гитары при этом должно равняться -g-.
Продолжая подобные рассуждения, можно сделать вывод, что передаточное отношение сменных колес гитары равно отношению шага нарезаемой резьбы к шагу ходового винта:
Передача сменными колесами гитары обычно осуществляется одной или двумя парами колес, то есть простой или сложной зубчатой передачей. Передаточные отношения их определяются по формулам (20) и (21):
Таким образом, решение задачи подбора чисел зубьев сменных колес сводится к следующему. ;
1. По формуле (28) определяют передаточное отношение гитары iг.
2. По формулам (20) и (21) для iT подбираются числа зубьев сменных колес посредством умножения числителя и знаменателя на одно и то же число. Результатом этого умножения должны быть соответствующие количества зубьев колес в нормальном наборе.
К токарно-винторезным станкам по заказу прилагаются наборы зубчатых колес, числа зубьев которых кратны 5 : 20, 25, 30, 35 и т. д. до 120. Кроме этого, в набор входит колесо со 127 зубьями. Последнее используется тогда, когда шаг нарезаемой резьбы дюймовый, а ходового винта метрический.
Подобранные расчетом колеса сложной передачи могут не сцепиться, если одно из них окажется слишком большим по диаметру и упрется в палец гитары. Поэтому, прежде чем установить их на станок, передачу проверяют на сцепляемость, которая обеспечивается при следующих условиях:
где Z1 и Z3—числа зубьев ведущих колес;
Z 2 и Z4—числа зубьев ведомых колес.
При подборе простой передачи из двух колес их сцепляют паразитным колесом, а нужное направление вращения ходового винта устанавливают реверсом. Так же поступают, если невозможно сцепить какую-либо пару колес в сложной зубчатой передаче.
Поясним метод подбора сменных колес на примерах.
Пример 1. На станке с шагом ходового винга Sx=12 мм требуется нарезать резьбу с шагом Sp=3 мм.
Решение. По формуле (28)
Колеса z1= 30 и z2= 120 имеются в наборе.
Ведущее колесо 30 устанавливается на выступающий из корпуса передней бабки вал реверса, а ведомое колесо 120 закрепляется на валу коробки подач. Между ними устанавливают на пальце гитары паразитное колесо с любым числом зубьев.
5. Приемы нарезаний резьбы резцами. Винтовую канавку прорезают за несколько черновых и чистовых проходов. В конце каждого прохода поперечным движением на себя резец быстро выво-
дят из канавки и обратным ходом станка возвращают суппорт в исходное положение.
Подачу резца на глубину резания можно выполнять различными способами.
При черновых проходах, когда срезается относительно толстая и жесткая стружка, канавку следует прорезать так, чтобы резец резал только одной режущей кромкой. В противном случае стружки, срезаемые обеими кромками, сталкиваются, тормозят друг друга и резание затрудняется.
Для того чтобы резец резал одной режущей кромкой, его подают в начале, каждого прохода поперечно на глубину резания и продольно (рис. 210, а). Отношение продольной подачи, выполняемой по лимбу верхних салазок, к поперечной примерно составляет: для метрических резьб — 0,6, для дюймовых— 0,5.
Тот же результат можно получить при подаче резца параллельно одной из сторон профиля резьбы (рис. 210, б) верхними салазками. Для этого их разворачивают под углом 60° к оси центров станка (для метрических резьб) или 62°30′ (для дюймовых резьб). Лучше для этой цели применить односторонний резец (рис. 210, 0),. у которого можно заточить положительный передний угол у и тем значительно облегчить процесс резания.
При чистовых проходах, когда срезаются тонкие струйки и. профилю резьбы придается требуемая форма и чистота, резец углубляют в канавку только поперечной подачей, как показано на рис. 210, г.
Возвращение суппорта в исходное положение после каждого прохода в большинстве случаев выполняется обратным ходом станка. Для сокращения потерь времени на холостые движения обратное вращение шпинделя совершается быстрее прямого. Однако при нарезании длинных резьб в некоторых случаях маточную гайку можно выключать и отводить суппорт в исходное положение ручной или ускоренной механической подачей. Так можно поступать только при нарезании четных резьб, когда шаг ходового винта SХ делится без остатка на шаг нарезаемой резьбы Sp. Например, при Sx = 12 мм четными будут резьбы с шагом Sp = 0,25; 0,5; 1,5; 2; 3; 4; 6; 12. В этом, случае при включении маточной гайки в любом исходном положении суппорта обеспечивается попадание резца в предварительно прорезанную винтовую канавку.
Левые резьбы в отличие от правых нарезаются при движении I резца от передней бабки к задней.
Источник
