Токарная обработка
Нарезание резьбы
В машиностроении большой популярностью пользуются резьбовые соединения, поэтому нарезание резьбы одна из наиболее распространённых операций выполняемых на токарном станке.
Стандартное резьбовое соединение состоит из винта и гайки.
Винт это цилиндрический или конический стержень, на наружной поверхности винт имеет канавку и нитку, вместе они образуют резьбу.
Гайка - отдельная деталь с отверстием, на поверхности отверстия имеется резьба, подходящая под винт.
При соединении двух элементов происходит соединение резьбовых деталей винта в канавки резьбы гайки. При этом резьбу винта принято называть наружной, а гайки – внутренней.
Исходя из поверхности, на которой нанесена резьба, выделяют конические и цилиндрические резьбы. Цилиндрическая резьба встречается чаще, коническая имеет некоторые ограничения по применению. Так она используется для соединительных труб.
Для классификации видов резьбы применяют различные признаки, основным является назначение резьбы и ее профиль.
По виду профиля различают треугольную; трапециевидную, прямоугольную, упорную и круглую резьбу. В машиностроении чаще всего применяются треугольные, прямоугольные и трапецеидальные резьбы.
Вид определяют параметры ее вида и область ее назначения. Также классифицируют резьбу по ее направлению. Выделяют правую и левую. У правой резьбы направление витка с лева вверх направо, ввинчивается такой винт по часовой стрелке. У левой виток идет справа наверх налево, соответственно завинчиваться винт будет против часовой стрелки.
Правая резьба применяется чаще левой, левую же применяют когда она гарантирует более прочное соединение, или при потребности конкретного направления перемещения движущихся узлов машины.
Существуют двухзаходные или многозаходные резьбы, на поверхностях таких деталях размещаются несколько винтовых ниток. Расстояние между одноименными сторонами витков одной и той же нитки, называют ходом резьбы. Заходность резьбы определяют отношением хода резьбы к шагу, так для однозаходной резьбы ход и шаг будут совпадать. Для определения числа заходов резьбы можно просто посмотреть на торец винта или гайки.
В отличие от однозаходной резьбы в многозаходной на один оборот гайки приходиться ни один шаг, а один ход, который может на несколько величин превосходить шаг.
В машиностроении и прочих промышленных отраслях чаще всего используется треугольная резьба, ее используют для соединения различных деталей. Она подразделяется на виды: метрическая резьба, дюймовая и трубная.
Метрическая, носит такое название от того что ее параметры вычисляются в миллиметрах. Такой вид резьбы один из популярных. Угол ее профиля равен 60, вершина у винта и гайки может быть плоскосрезанной или закругленной радиусом по стандартам ГОСТ.
Соответственно для дюймовой резьбы диаметр выражается в дюймах, шаг исчисляется количеством ниток на длине. Детали с дюймовой резьбой имеют крайне низкое применение. Угол профиля у такой резьбы 55, вершины и впадины плоскосрезанные.
Для герметичного соединения труб и арматуры применяют трубную резьбу, она имеет треугольный профиль с углом 55, для наиболее прочного уплотнения такую резьбу выполняют с закругленными профилями без зазоров по выступам и впадинам. Размеры резьбы задаются в дюймах.
Прямоугольная резьба в отличие от прочих имеет низкий коэффициент трения и высокий коэффициент полезного действия. Несмотря на свои положительные свойства, применение прямоугольной резьбы сейчас сведено к минимуму, из-за трудностей ее изготовления, сейчас ее редко, но применяют на ходовых винтах.
Трапецеидальная резьба своего рода компромисс между прямоугольной и треугольной, прочность такой резьбы выше, чем у треугольной, и технология производства проще, по сравнению с прямоугольной.
Для нагруженных винтов применяют упорную резьбу, а круглую нарезают на изделия, которые работают в тяжелых условиях.
Для нарезания треугольной резьбы на токарных станках практикуют применение:
- Метчиков и плашек;
- Резцов;
- Резьбовых гребенок;
- Резцовой головкой с вращающимися резцами.
При выборе способа изготовления резьбы на деталях учитывают различные параметры:
- Назначение детали;
- Требуемая точность;
- Размеры детали;
- Размер партии.
Для нарезания треугольной резьбы небольших размеров используют метчики и плашки. Метчик – стержень с нанесённой резьбой, витки резьбы пересечены продольными или же винтовыми канавками, которые образуют режущую кромку. В процессе работы токарного станка метчик вращается и ввинчивается в отверстие, оставляя на нем резьбу.
Рабочая часть метчика состоит из заборной и калибрующей частей, заборная – режущая часть представляет собой конус на передней части метчика, она снимает с заготовки основной припуск. Ширина снимаемой стружки зависит от профиля, а длина от заборной части метчика. Калибрующая часть используется для зачистки.
Хвостовой отдел состоит из цилиндрического участка, его называют шейкой и квадратом. Хвостовой частью метчик крепиться в патроне токарного станка или в специальной воронке.
В зависимости от того из какого материала состоит металлическая заготовка, задаются и геометрические параметры метчика.
Изготавливают режущие метчики из углеродистой и быстрорежущей стали. Метчики также подразделяют на: ручные, машинные или гаечные. Ручными нарезают вручную или на токарных станках метрические или дюймовые резьбы. Для такой работы используют набор из нескольких метчиков, которые последовательно вступают в процесс работы. Метчики нумеруются по числу рисок на хвостовой части.
При помощи машинных метчиков выполняют резьбу на сверлильных станках, от прочих метчиков они отличаются конструкцией хвостовой части, которая необходима для укрепления инструмента в специальном патроне. Такие метчики могут выпускаться в наборах и по одному.
При помощи гаечного метчика нарезают резьбу в гайках и прочих сквозных отверстиях малой длины. Такие метчики имеют удлинённую заборную часть, благодаря чему могут осуществлять нарез резьбы в один рабочий подход, а удлиненная хвостовая часть дает возможность поочередно нарезать сразу несколько гаек, без предварительного снятия инструмента.
При нарезании резьбы на токарном станке металлическую заготовку устанавливают в специальный патрон, а метчик или другой режущий инструмент располагают при этом в шпинделе задней бабки или же токарь может держать метчик в руке, при помощи гаечного ключа или воротка.
Что бы укрепить метчик в шпинделе задней бабки используют патрон, состоящий из хвостовика, который устанавливается в коническом отверстии шпинделя задней бабки станка, и соединен с хвостовиком по средствам шпонки.
Скорости при нарезании метчиками в значительной степени зависят от материала обрабатываемой детали.
Наружная треугольная резьба может быть нарезана плашками. Плашка — режущий инструмент, им наносят наружную резьбу путем навинчивания инструмента на деталь. Плашка выглядит как кольцо, на внутренней поверхности которого нарезана резьба. Стружечные канавки, прорезая витки резьбы, образуют перья с режущими кромками. Навинчиваясь на деталь, плашка за один проход делает всю работу.
Нарезание треугольной резьбы резцом. В индивидуальном и мелкосерийном производстве треугольную резьбу чаще всего выполняют резьбовыми быстрорежущими и твердосплавными резцами на токарных станках. Этим методом получают наружную, и внутреннюю резьбы.