Нарезание наружной резьбы на токарном станке

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

Виды резцов

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

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

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

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

Техника нарезания резьбы

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

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

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

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

• прямоугольный;
• трапециевидный;
• остроугольный.

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

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

Правила нарезки

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

Инструкция по нарезанию резьбы в видеоролике:

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

Способы обработки

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

Особенности нарезания внутренней резьбы

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

• способ обработки метчиком

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

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

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

• метод нарезки на токарном станке

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

Особенности нарезания наружной резьбы

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

• способ нарезки плашкой и метчиком

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

• метод токарной обработки

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

Особенность нарезания резьбы на трубах

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

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

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

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.