Нарезание резьбы метчиком на токарном станке

Содержание

Плашка это изделие, которое изготавливается из инструментальной стали, основное назначение которой является нарезание резьбы. Обычно внешний диаметр плашек имеет цилиндрическую форму для установки в отверстие плашкодержателя или оправки, но бывают также и шестигранные поверхности. Поэтому плашку можно сравнить с той же закалённой гайкой, у которой имеются дополнительные отверстия, смещённые от центра для выхода стружки. В местах пересечения этих отверстий с резьбовым отверстием образуются режущие кромки.

До того, как начать выполнение работ связанных с нарезанием резьбы, плашку необходимо установить в специальный держатель и закрепить её с внешних сторон винтами. Деталь, на поверхности которой планируется нарезание резьбы, обычно закрепляется в токарном патроне. На её торце делается фаска не меньше профиля резьбы, для облегчения захода плашки в процессе резания, а обрабатываемый диаметр занижается на одну или две десятые миллиметра от номинального значения.

С помощью пиноли задней бабки осуществляется прижим плашкодержателя, это позволяет задавать правильное направление для самой плашки, которая устанавливается в специальное для нарезания резьбы положение. После этого можно включать вращение шпинделя, причём желательно это делать на минимальных оборотах.

Чтобы деталь соответствовала надлежащему качеству, необходимо отслеживать положение плашки. Во время технологического процесса она должна постоянно находиться перпендикулярно оси цилиндрического изделия, а давление, оказываемое на неё пинолью задней бабки, должно быть равномерным.

Если имеется оснастка и соответствующее оборудование, то плашку можно устанавливать в специальный держатель. Его закрепляют в гнездо револьверной головки или в пиноли задней бабки. При этом плашка будет изначально находиться на оси задней бабки, которая соосна со шпинделем станка.

Предварительно обработанная поверхность перед нарезанием резьбы должна иметь диаметр меньше, чем номинальный диаметр:

Диаметры под резьбу от Ø 6 до 10 мм занижаются на 0,1 – 0,2мм ;
Диаметры заготовки от Ø 11 до 18 мм на 0,12 – 0,24 мм ;
Для диаметров от Ø 20 до 30 мм на 0,14 – 0,28 мм .

Рекомендуемые скорости резания v при нарезании резьбы составляют: для стали от З до 5 м/мин ; для чугуна от 2 до 3 м/мин ; для латуни от 10 до 15 м/мин .

Для того чтобы процесс нарезания резьбы и конечный результат был на высоком качественном уровне необходимо использовать смазочно-охлаждающие жидкости обеспечивающие хорошую чистоту поверхностей обрабатываемым изделиям.

Нарезание резьбы метчиками

Метчик представляет собой изделие, изготовленное из закалённой инструментальной стали, назначением которого является нарезание внутренней резьбы. По форме метчик схож с обычным винтом, но в отличие от последнего он имеет продольные канавки, для выхода стружки, они же, образуют в свою очередь режущие кромки в местах пересечения с резьбовой поверхностью.

В состав этого инструмента входит рабочая часть и хвостовик. Коническая резьбовая часть метчика предназначена для постепенного срезания слоя материала при ввинчивании инструмента в просверленное заранее отверстие, а цилиндрическая часть для окончательной калибровки. Хвостовик, окончание которого имеет, как правило, квадратную форму, служит для закрепления его в специальных удерживающих приспособлениях. Таковыми могут быть, как воротки, так и специальные оправки.

При нарезании резьбы, на универсальных токарных станках выполняется такой технологический процесс, при котором происходит постепенное срезание слоя материала, чем обеспечивается надлежащее качество. Для этого применяют два и даже три метчика входящие в комплект для первоначального и окончательного нарезания резьбы. Обычно, их обозначают поперечными рисками. Для первого одна риска, для второго две, а для третьего соответственно три.

На токарном станке нередко применяют и машинные метчики, что позволяет нарезать резьбу за один рабочий ход. В отличие от обычных резьбонарезных инструментов машинные метчики обладают увеличенным режущим коническим участком. Это способствует постепенному срезанию слоя металла. Чаще всего их применяют для того, чтобы обеспечить нарезку резьбы в сквозных отверстиях – гайках и похожих элементах.

Известно, что перед нарезанием внутренней резьбы необходимо просверлить отверстие, причём если оно имеет небольшой диаметр, то для его обработки требуется, только сверло, а при больших диаметрах они подвергаются расточке после сверления. Сами отверстия делаются чуть больше номинального значения на 0,1 – 0,3 миллиметра в зависимости от диаметра резьбы и используемого материала, чтобы избежать смятия и даже срыва ниток резьбы.

Диаметры отверстий под метрическую резьбу, нарезаемых метчиками, выбирают по специальным таблицам.

Приёмы нарезания резьбы метчиками

До начала процесса метчик должен быть установлен в исходное положение. Это обеспечивается, если заборную часть инструмента вводят в отверстие, а хвостовую при этом поддерживают с помощью центра задней бабки. Чтобы не допустить проворачивания метчика на его квадрат закрепляется вороток, который своей ручкой упирается на суппорт.

Чтобы нарезать первые нитки резьбы необходимо равномерно и осторожно двигать шпиндель задней бабки с помощью маховика. Когда метчик начнет врезаться в отверстие заготовки, дальше он будет продолжать движение по нарезаемым виткам. Однако и после этого перемещение пиноли задней бабки надо продолжать, слегка поджимая инструмент. Это необходимо для того, чтобы хвостовая часть метчика, поддерживаемая центром, оставалась на оси вращения, также как и режущая часть, входящая в отверстие. При этом, во время всего процесса, важно обеспечить обильное охлаждение.

Для нарезания резьбы рекомендуемая скорость резания должна составлять v = 5 – 12 м/мин для нарезания резьбы метчиками в стальных заготовках; v = 6 – 22 м/мин – в чугунных, бронзовых и алюминиевых заготовках.

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.

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:

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

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.