резьбу с каким шагом можно нарезать за 1 проход
Как правильно нарезать резьбу метчиком
Метчик – инструмент, с помощью которого можно быстро и точно нарезать резьбу в подготовленном отверстии. Это стержень, разделенный на рабочую часть и хвостовик. Хвостовик служит для фиксации в воротке или патроне станка. Удаление стружки обеспечивают продольные или винтовые канавки, находящиеся на режущей части. Для изготовления этого инструмента используют углеродистые или быстрорежущие стали. Чтобы качественно нарезать внутреннюю резьбу, необходимо знать, как правильно выбрать метчик и подготовить отверстие.
Разновидности инструмента
Подходящий инструмент выбирают, в зависимости от особенностей обрабатываемого материала, требуемой производительности и других параметров. С помощью метчиков разных типов можно нарезать метрическую или дюймовую внутреннюю резьбу с цилиндрическим или коническим профилем.
По способу ведения процесса различают модели:
Инструмент изготавливают двух типов: для обработки отверстия вручную или с помощью металлорежущего оборудования.
Для нарезки резьбы в непроходных и сквозных отверстиях применяют метчики разных конструкций:
Каналы для отведения стружки имеют различные формы: прямую, винтовую, укороченную.
Для обработки материалов невысокой твердости подходят стружкоотводящие каналы любых форм. Чтобы метчиком нарезать резьбу в материалах высокой твердости, таких как нержавеющая и жаропрочная стали, применяют только инструмент, в котором режущие сегменты имеют шахматное расположение.
Как правильно определить диаметр отверстия?
Перед тем как нарезать резьбу, изготавливают отверстие, диаметр которого определяют по стандартизированным таблицам. Если подготовить отверстие, сечение которого меньше рекомендованной величины, инструмент выйдет из строя, если больше – результат будет некачественным.
Таблица соответствия метрических резьб и диаметров отверстий для них
| Обозначение резьбы | Диаметр, мм | Обозначение резьбы | Диаметр, мм | Обозначение резьбы | Диаметр, мм |
| М 2 | 1,6 | М 8 | 6,7 | М 22 | 19,4 |
| М 2.2 | 1,75 | М 9 | 7,7 | М 24 | 20,9 |
| М 2.5 | 2,05 | М 10 | 8,5 | М 27 | 23,9 |
| М 3 | 2,5 | М 11 | 9,5 | М 30 | 26,4 |
| М 3.5 | 2,9 | М 12 | 10,2 | М 33 | 29,4 |
| М 4 | 3,3 | М 14 | 12,0 | 31,9 | |
| М 5 | 4,2 | М 16 | 14,0 | М 39 | |
| М 6 | 5,0 | М 18 | 15,4 | М 42 | 37,4 |
| М 7 | 6,0 | М 20 | 17,4 | М 45 | 40,4 |
Таблица соответствия дюймовых резьб и диаметров отверстий для них
| Размер резьбы, дюймы | Диаметр, мм | Размер резьбы, дюймы | Диаметр, мм |
| 1/8 | 8,8 | 7/8 | 28,1 |
| 1/4 | 11,7 | 1 | 30,5 |
| 3/8 | 15,2 | 1 1/8 | 35,2 |
| 1/2 | 18,9 | 1 1/4 | 39,2 |
| 5/8 | 20,7 | 1 3/8 | 41,6 |
| 3/4 | 24,3 | 45,2 |
Этапы нарезания резьбы машинно-ручным метчиком
Порядок производства работ:
Полезные советы
Процесс необходимо вести с применением жидкостей, предназначенных для смазки и охлаждения:
Нарезать резьбу в деталях из чугуна или бронзы можно без применения смазки.
Как нарезать резьбу вручную
Резьбовые соединения широко применяются в устройстве различных механизмов и машин. Болты, шпильки, винты, гайки – это универсальные, взаимозаменяемые крепежные изделия. Однако бывают случаи, когда требуется нарезать резьбу вручную. Качественно выполнить эту работу поможет специализированный инструмент.
В машиностроении выделяют три основные системы крепежных резьб: метрическую, дюймовую и трубную.
Метрическая резьба получила наибольшее распространение. Она имеет треугольный профиль с углом 60˚. Её основные параметры, диаметр и шаг, выражаются в миллиметрах. Пример обозначения: М16. Это означает, что резьба метрическая, имеет диаметр 16 мм с крупным шагом 2,0 мм. Если шаг мелкий, тогда указывается его значение, например, М16*1,5.
Диаметры дюймовой и трубной резьбы выражаются в дюймах. Шаг характеризуется числом ниток на дюйм. Указанные параметры стандартизированы, поэтому всегда есть возможность подобрать необходимый инструмент.
Нарезание наружной резьбы плашкой
Для нарезания наружной резьбы потребуются следующие инструменты и материалы: плашка или трубный клупп, плашкодержатель, напильник, тиски, штангенциркуль, машинное масло.
Наибольшее распространение получили круглые плашки (лерки). Они бывают цельными или разрезными. Диаметры цельных круглых плашек стандартизированы. Это позволяет выбрать подходящий вариант из большого ряда размеров, например, М10, М12, М14, М16.
Особенностью разрезных плашек является возможность регулировать диаметр нарезаемой резьбы в пределах 0,1…0,25 мм. Однако они обладают пониженной жесткостью, что сказывается на точности получаемого профиля.
Плашку устанавливают в плашкодержатель подходящего размера. После этого её закрепляют при помощи винтов. В случае с наружной трубной резьбой нередко используют плашкодержатели с трещоткой. Они обеспечивают удобство работы в труднодоступных местах, например, у стены.
Толщину стержня выбирают на 0,1…0,25 мм меньше диаметра наружной резьбы. Например, для М6 с крупным шагом это 5,80…5,90 мм; М8 – 7,80…7,90 мм; М10 – 9,75…9,85 мм. Замеры выполняют с помощью штангенциркуля. Диаметры стержней под нарезание метрической резьбы среднего класса точности 6g представлены в таблице.
Чтобы обеспечить лучшее врезание плашки, на конце стержня запиливают фаску. Её ширина должна быть 1 – 1,5 мм для М6 … М18. Заготовку смазывают машинным маслом, что облегчает последующую работу и позволяет получить более качественную поверхность.
Плашку накладывают на конец стержня так, чтобы её плоскость была перпендикулярна оси нарезаемого болта. Далее с небольшим нажимом вращают плашкодержатель по часовой стрелке (если резьба левая, то против часовой стрелки). Когда плашка врежется в стержень на одну-две нитки, её следует повернуть на пол-оборота назад для лучшего удаления стружки. После этого снова делают 1-2 оборота по ходу резьбы и 0,5 – в обратную сторону. Действуя по данной схеме, болт нарезают на необходимую длину.
Диаметр наружной резьбы проверяют обычной гайкой или калибром-кольцом. При необходимости шаг контролируют резьбомером.
Нарезание внутренней резьбы метчиком
Для формирования внутренней резьбы необходимы следующие инструменты и материалы:
Технология нарезания резьбы метчиком
Первым делом производят разметку заготовки и кернят центр будущего отверстия. Подбирают сверло, соответствующее необходимому диаметру резьбы. Это можно сделать с помощью справочных таблиц или приближённо по формуле d = D – P. Здесь D – диаметр резьбы, P – её шаг, d – диаметр сверла. Например, для М10 d = 10 – 1,5 = 8,5 мм.
В детали сверлят отверстие на требуемую глубину, которая должна превышать длину нарезаемой части. С помощью сверла диаметром большим, чем d, на кромке отверстия выполняют фаску. Она служит для центрирования и лучшего захода метчика.
По основным параметрам резьбы – диаметру и шагу – подбирают режущий инструмент. Как правило, используют комплект из двух метчиков. Один из них черновой, другой – чистовой. По размеру квадрата хвостовой части метчиков выбирают вороток.
Деталь надежно закрепляют в тисках. Черновой метчик и отверстие смазывают машинным маслом. После этого устанавливают метчик строго перпендикулярно поверхности детали и, нажимая вдоль его оси, вращают вороток за рукоятки.
Нарезав одну-две нитки резьбы, делают четверть оборота в обратную сторону. Это способствует дроблению и удалению стружки, препятствует заеданию инструмента. Работу продолжают, осуществляя попеременное вращение: ½ оборота вперед, ¼ – назад. При этом необходимо следить за тем, чтобы не было перекоса метчика. Не стоит также прикладывать чрезмерное усилие к нему. Чтобы не допустить заедания, режущий инструмент периодически выводят, а отверстие очищают от стружки.
После нарезания внутренней резьбы на необходимую глубину в отверстие устанавливают чистовой метчик. Когда он пойдет по заданному направлению, на него надевают вороток и продолжают работу. Периодически добавляют смазку.
Резьбу проверяют с помощью калибра-пробки или болта. Он должен ввертываться без усилий и не качаться. При необходимости делают дополнительный проход чистовым метчиком.
Резьбу с каким шагом можно нарезать за 1 проход
Резьбу широко применяют в машиностроении, она служит для соединения деталей между собой и для передачи движения. Примером применения резьбы для соединения деталей является резьба на шпинделе токарного стана, предназначенная для крепления патрона; примером применения резьбы для передачи движения является резьба ходового винта, передающая движение маточной гайке фартука, резьба винтов в тисках, резьба шпинделей в прессах и т. д.
Если треугольник расположен справа цилиндра, как на рис. 237, а, и наклонная линия А Б поднимается слева направо, то такая винтовая линия называется правой; при обратном расположении треугольника и подъеме линии справа налево (рис. 237, б) получаем левую винтовую линию.
шаг резьбы S (рис. 240)—расстояние между двумя одноименными (т. е. правыми или левыми) точками двух соседних витков, измеренное параллельно оси резьбы;
угол а профиля — угол между боковыми сторонами витка, измеренный в диаметральной плоскости;
вершина профиля Е — линия, соединяющая боковые стороны его по верху витка;
впадина профиля F — линия, образующая дно винтовой канавки.
Различают три следующих диаметра резьбы (рис. 241):
наружный диаметр d резьбы — диаметр цилиндра, описанного около резьбовой поверхности;
внутренний диаметр d1 резьбы — диаметр цилиндра, вписанного в резьбовую поверхность;
средний диаметр d2 резьбы — диаметр цилиндра, соосного с резьбой, образующие которого делятся боковыми сторонами профиля на равные отрезки.
Направление резьбы (правая и левая резьбы). Если посмотреть на резьбу с торца, то у правой резьбы подъем канавки направлен слева направо, а у левой, наоборот, — справа налево. Направление резьбы можно также обнаружить по направлению вращения винта при ввинчивании его в отверстие или гайки при навинчивании ее на болт: если ввинчивание идет по ходу часовой стрелки, то резьба правая, если против хода, — левая. Наиболее употребительная правая резьба.
2. Типы резьб и их назначение
В машиностроении наиболее часто применяются следующие типы резьб: треугольная — для соединения (скрепления) деталей между собой, трапецеидальная и прямоугольная — для передачи движения.
Треугольная резьба подразделяется на метрические, дюймовую и трубную.
Метрические резьбы имеют треугольный профиль (рис. 242) с углом профиля α = 60°. Вершины профиля болта и гайки плоско-срезанные, впадина у болта может быть плоскосрезанной или закругленной по радиусу r.
Шаг метрических резьб измеряется в миллиметрах.
Дюймовая резьба (рис. 243) имеет угол а профиля, равный 55°, и плоскосрезанные вершины и впадины; между вершинами и впадинами имеются зазоры. Наружный диаметр дюймовой резьбы обозначается в дюймах. Шаг дюймовой резьбы выражается числом витков на длине в 1″.
В СССР дюймовая резьба применяется редко: только при ремонте импортных машин.
Трубная цилиндрическая резьба (рис. 244) имеет профиль в виде треугольника с закругленными вершинами и впадинами, угол а профиля равен 55°. Шаг трубной цилиндрической резьбы выражается числом витков на длине в 1″. Эта резьба применяется главным образом в газовых и водопроводных трубах, а также на муфтах, служащих для соединения этих труб.
3. Измерение резьбы
Резьбу можно измерять измерительной линейкой, резьбомером, резьбовыми калибрами, специальными шаблонами и др.
Измерительную линейку и резьбомер применяют преимущественно для измерения шага наружной резьбы. Измерительной линейкой измеряют длину определенного количества витков, например, десяти; разделив полученную длину на число витков, находят размер одного шага. При измерении дюймовой резьбы определяют число витков, которое приходится на длину одного дюйма (25,4 мм).
Резьбомер (рис. 245) служит для проверки шага резьбы. Он состоит из набора стальных пластинок, из которых каждая снабжена вырезами, точно соответствующими профилю резьбы определенного шага. На каждой пластинке выбиты цифры, указывающие шаг резьбы в миллиметрах или число витков на 1″. При проверке шага резьбы прикладывают пластинку к проверяемой резьбе параллельно ее оси (рис. 245). Совпадение пластинки резьбомера с резьбой проверяется на просвет.
Одним из измерительных инструментов для проверки резьб являются нормальные резьбовые калибры. Наружная резьба проверяется нормальным резьбовым кольцом (рис. 246), а внутренняя — нормальной резьбовой пробкой (рис. 247). Правый гладкий конец пробки служит для проверки диаметра отверстия под резьбу, а левый резьбовой конец — для проверки самой резьбы. Правильность резьбы нормальными калибрами определяют на ощупь по отсутствию качания и трудности свинчивания калибра и детали.
Значительно более точна и производительна проверка резьбы предельными калибрами.
Наружную резьбу проверяют предельными резьбовыми скобами.
Скоба (рис. 248) имеет две пары роликов: передняя пара является проходной, а задняя — непроходной.
Способ измерения предельной резьбовой скобой такой же, как и при измерении гладких размеров, т. е. резьба должна свободно пройти через проходную сторону калибра, а непроходная сторона калибра должна задержать резьбу.
Внутреннюю резьбу проверяют предельными резьбовыми пробками (рис. 249). Проходной конец пробки имеет длинную резьбу полного профиля; он должен полностью ввинчиваться в резьбовое отверстие по всей длине. Непроходной конец пробки имеет дватри витка срезанного профиля, он не должен ввинчиваться в измеряемое отверстие.
Как гладкие, так и резьбовые предельные калибры применяются обычно при изготовлении большого количества одинаковых деталей и вообще в тех случаях, когда детали должны, иметь точные размеры с определенными допусками.
4. Нарезание треугольной резьбы плашками
Наружную треугольную резьбу небольших размеров можно нарезать плашками. Плашка (рис. 250) представляет собой цельное или разрезное кольцо с резьбой на внутренней поверхности и стружечными канавками 1; канавки служат для образования режущих кромок 2, а также для выхода стружки.
Плашки изготовляют из углеродистой или легированной стали. Круглые плашки изготовляют цельными (рис. 250, а) или разрезными (рис. 250, б). Диаметр разрезных плашек можно регулировать в небольших пределах и таким образом несколько восстанавливать размер инструмента после износа, что удлиняет срок его службы. Разрезные плашки применяют для нарезания резьб невысокой точности. Более точную резьбу дают цельные плашки, так как они обладают большей жесткостью. Срок службы цельных плашек меньше.
Нарезаемую деталь закрепляют в патроне; она должна быть предварительно обточена по наружному диаметру резьбы болта. На торце детали нужно снять фаску, чтобы плашка легче врезалась. Если диаметр детали слишком мал, резьба получается недостаточно глубокой, неполного профиля. Если же диаметр заготовки слишком велик, то в процессе нарезания резьба может быть сорвана, так как плашка будет срезать много металла; в лучшем случае резьба получится нечистой.
Нарезание резьбы плашкой часто начинают с нарезания вручную нескольких ниток на неподвижной заготовке при помощи плашкодержателя с двумя рукоятками (рис. 252, а). После этого включают станок и ведут нарезание дальше, упирая рукоятку плашкодержателя в суппорт (рис. 252, б). При нарезании резьбы плашкой придерживать рукоятку руками после пуска станка не разрешается. Чтобы при дать правильное направление плашке, нужно в начале нарезания прижимать ее пинолью задней бабки, подаваемой вручную.
5. Нарезание треугольной резьбы метчиками
Внутреннюю резьбу небольших размеров нарезают метчиками. Метчик представляет собой винт с несколькими продольными канавками, которые образуют режущие кромки и одновременно служат для выхода стружки.
Конструкция и элементы метчика показаны на рис. 253. Основными частями его являются: коническая заборная часть 1, калибрующая часть 2, канавки 5, гладкая часть 4, называемая шейкой, квадрат 5 для закрепления метчика в воротке или в патроне.
Основную работу при нарезании резьбы производит заборная часть 1, верхушки зубьев которой срезаны и имеют переменный профиль. Вслед за заборной частью в отверстие входит калибрующая часть 2, которая служит для зачистки (калибрования) нарезаемой резьбы.
На шейке метчика всегда клеймят диаметр резьбы: для метрических резьб с буквой М или без нее, а для дюймовой — с прибавлением значка » (дюйм).
Метчики изготовляют из углеродистой, легированной, а также быстрорежущей стали.
Для ручного нарезания метрической или дюймовой резьбы пользуются комплектом ручных метчиков, состоящим обычно из трех штук (рис. 254), которыми последовательно проходят нарезаемое отверстие. Первым и вторым метчиками нарезают резьбу предварительно, третьим зачищают резьбу, придавая ей окончательные размеры и форму. Номер каждого метчика комплекта узнают по числу рисок на хвостовой части: № 1 имеет одну риску, № 2 — две риски и № 3 — три риски. Иногда для нарезания мелких резьб в сквозных отверстиях применяют комплект из двух метчиков, из которых № 1 служит для предварительного, а № 2 — для окончательного нарезания.
Для нарезания резьбы в сквозных отверстиях длиной не более диаметра рельбы применяют гаечные метчики (рис. 255) с длинной заборной частью, которыми нарезают резьбу за один проход.
Диаметры отверстий под резьбу выбирают по таблицам. В табл. 12 указаны некоторые диаметры отверстия под метрическую резьбу.
Длина глухих отверстий под резьбу должна быть больше длины резьбы хотя бы на величину заборной части метчика, т. е. на две-три нитки.
При нарезании резьбы метчик подводят к отверстию детали с помощью маховичка, перемещающего пиноль; заборную часть метчика вводят в нарезаемые отверстия. Для нарезания первых витков резьбы нужно осторожно и равномерно нажимать на метчик, вращая, маховичок задней бабки.
Как только метчик врежется в отверстие на 1—1,5 витка, его дальнейшее перемещение будет осуществляться самозатягиванием благодаря вращению детали.
Приспособление, показанное на рис. 257, позволяет нарезать резьбу на заданную длину, по достижении которой нарезание резьбы автоматически прекратится. При нарезании резьбы в глухих отверстиях перед началом работы следующим по размеру метчиком необходимо удалить из отверстия стружку.
6. Нарезание треугольной резьбы резцами
Наиболее распространенным способом нарезания треугольной резьбы на токарно-винторезных станках является нарезание резьбовыми резцами.
Различают резьбовые резцы для нарезания наружной резьбы (рис. 258, а) и для нарезания внутренней резьбы (рис. 258, б). Те и другие могут быть цельными или вставными, стержневыми, призматическими и дисковыми, подобно фасонным резцам. Головка резьбового резца для внутренней резьбы должна быть перпендикулярна к оси стержня резца.
Для чистовых проходов при нарезании резьбы иногда применяют пружинящие державки, позволяющие получить чистую и гладкую резьбу. Такой резец, встречая на своем пути более твердую часть металла, слегка отжимается и не портит резьбу, однако последняя получается менее точной.
На рис. 259 показана пружинящая державка 1 с резцом. Болт 2 служит для крепления вставного резьбового резца 3 в державке. Особенность этой Державки заключается в том, что она может работать как пружинящая и как жесткая. Это достигается, при помощи винта 4; когда винт вставлен в прорезь, державка работает как жесткая, когда винт 4 вынут, она работает как пружинящая. Черновое нарезание производят резцом, закрепленным в жесткой державке, а чистовое — резцом, закрепленным в пружинящей державке.
Резьбовой резец устанавливают при помощи шаблона, как показано на рис. 261 при нарезании наружной резьбы и на рис. 262 при нарезании внутренней резьбы. Для проверки прикладывают шаблон к цилиндрической (торцовой) поверхности детали в горизонтальной плоскости и вводят резец в вырез шаблона. По просвету между режущими кромками резца и вырезом шаблона судят о правильности установки. Если имеется большой просвет, то его устраняют перестановкой резца, после чего резец прочно закрепляют в резцедержателе.
7. Резьбовые гребенки
Наружную и внутреннюю треугольную резьбу можно нарезать также и резьбовыми гребенками.
Резьбовые гребенки в отличие от обычных резьбовых резцов имеют на режущей части не один, а несколько зубьев, выполненных по форме профиля резьбы.
Гребенки бывают плоские стержневые (рис. 263, а); призматические (рис. 263, б); круглые с винтовой резьбой (рис. 263, в).
Рабочая часть гребенки состоит из режущих и калибрующих зубьев. Режущие зубья (их бывает обычно два-три) срезаны под углом φ так, что каждый последующий зуб режет несколько глубже предыдущего (рис. 263, а и б). Калибрующая часть, которая следует за режущей, имеет также несколько зубьев (два-три) и предназначена для зачистки резьбы.
При нарезании резьбы гребенками благодаря распределению нагрузки между несколькими зубьями можно увеличить поперечную подачу и тем самым уменьшить число проходов по сравнению с резьбовыми резцами. Гребенки служат дольше, чем резьбовые резцы. Призматические гребенки закрепляют в специальных державках, как показано на рис. 263, б и устанавливают их в резцедержателе точно на высоте центров.
Значительно большее применение при нарезании треугольных резьб как наружных, так и внутренних, получили круглые винтовые гребенки (рис. 263, в) как более простые в изготовлении. Они состоят из нескольких винтовых витков. Рабочая часть этих гребенок так же имеет несколько режущих зубьев, срезанных под углом, и несколько калибрующих зубьев.
При нарезании наружной резьбы направление резьбы у круглой винтовой гребенки должно быть обратным направлению резьбы на детали, т. е. если нужно нарезать правую резьбу, то на гребенке должна быть левая резьба.
При нарезании внутренней резьбы направление резьбы круглой винтовой гребенки должно совпадать с направлением резьбы детали, т. е., например, при нарезании правой резьбы и на гребенке должна быть правая резьба.
Крепление круглых резьбовых гребенок производится на оправках подобно круглым фасонным резцам (см. рис. 224).
8. Настройка токарного станка для нарезания резьбы
Для нарезания резьбы на токарном станке необходимо, чтобы скорость вращения шпинделя была строго увязана со скоростью перемещения суппорта, так как продольная подача резца за один оборот шпинделя должна точно соответствовать шагу нарезаемой резьбы.
У токарных станков настройка на заданную подачу резца осуществляется в результате сцепления соответствующих зубчатых колес коробки подач и гитары подач. Различные комбинации сцепления этих колес осуществляются соответствующими рукоятками и рычагами. Перестановка их для получения нужной подачи производится в соответствии с таблицей, имеющейся на станке.
В качестве примера приводим таблицу (табл. 13, стр. 242—243) настройки токарно-винторезного станка 1А62 для нарезания метрических и дюймовых резьб.
Как видно из табл. 13, настройка станка 1А62 на нарезание резьб производится изменением положения рукояток 2 и 4 коробки скоростей (см. рис. 36б), накидного рычага и рукояток А, Б и В коробки подач.
Сменные зубчатые колеса а и в устанавливаются работающими венцами внутрь к торцу приклона гитары. Для нарезания резьб с метрическим и дюймовым шагом колеса устанавливают внутрь венцами z = 42 и z = 100; для нарезания модульных резьб — венцами z = 32 и z = 97.
Рассмотрим примеры настройки станка 1А62 на нарезание резьбы.
9. Правила подсчета числа зубьев сменных зубчатых колес
В тех случаях, когда на станке нет коробки подач, настройку станка на нарезание резьбы заданного шага производят соответствующим подбором сменных зубчатых колес, передающих вращение ходовому винту от шпинделя.
На рис. 264 приведена схема передачи такого движения. От шпинделя к ходовому винту с шагом 5 вращение передается через трензель и сменные колеса z1 z2, z3 и z4 гитары, с помощью которых станок настраивают на нарезание резьбы заданного шага Sp.
Чтобы правильно настроить станок, необходимо уметь подсчитать числа зубьев сменных зубчатых колес.
Если сменные колеса (рис. 264) подобрать так, чтобы шпиндель станка и ходовой винт делали одинаковое число оборотов, то на детали получится резьба того же шага, что и на ходовом винте. Действительно, если шаг ходового винта равен 6 мм, то за один оборот винт переместит суппорт с резцом тоже на 6 мм. Так как за это время и деталь сделает один оборот, то резец нарежет резьбу, шаг которой также будет равен 6 мм.
Допустим, что на том же токарном станке требуется нарезать резьбу с шагом 3 мм, т. е. в 2 раза меньше, чем шаг ходового винта. Если деталь будет вращаться вдвое быстрее винта, то за один ее оборот винт успеет сделать только пол-оборота. При этом суппорт с резцом переместится на полшага, т. е. на 3 мм, следовательно, на детали будет нарезана резьба с шагом 3 мм. Если же шпиндель будет вращаться втрое быстрее ходового винта, то на детали получится резьба с шагом 2 мм.
Следовательно, можно вывести такое правило: во сколько раз шпиндель станка будет вращаться быстрее ходового винта, во столько раз шаг нарезаемой резьбы будет меньше шага ходового винта.
Допустим, что на токарном станке с шагом ходового винта 6 мм требуется нарезать резьбу с шагом 12 мм, т. е. в 2 раза больше, чем шаг ходового винта. Рассуждая, как и прежде, увидим, что деталь должна вращаться вдвое медленнее ходового винта. Действительно, если за один оборот детали ходовой винт сделает два оборота, то он переместит суппорт с резцом на два шага, т. е. на 12 мм, и на детали будет нарезана резьба с шагом 12 мм.
На основании сказанного можно сформулировать второе правило: во сколько раз шпиндель станка будет вращаться медленнее ходового винта, во столько раз шаг нарезаемой резьбы будет больше шага ходового винта.
Пользуясь приведенными выше рассуждениями, можно установить, что передаточное отношение сменных колес равно шагу нарезаемой резьбы Sp, деленному на шаг ходового винта S, т. е.
Это передаточное отношение может быть осуществлено одним из способов, изображенных на рис. 265.
В том случае, если для осуществления передачи достаточно одной пары зубчатых колес, как показано на рис. 265, а, передаточное отношение для рассмотренного случая определяется следующим образом.
Допустим, что на токарном станке с шагом ходового винта 6 мм требуется нарезать резьбу с шагом 2 мм. Для этого случая получаем передаточное отношение сменных колес 
. Следовательно, если соединить шпиндель и ходовой винт любой парой колес, передаточное отношение которых равно 
, то на детали получится резьба с шагом 2 мм.
Чтобы по передаточному отношению подобрать числа зубьев сменных колес, нужно числитель и знаменатель дроби умножить на одно и то же произвольное число таким образом, чтобы произведение получилось целым числом и равнялось числу зубьев колес, имеющихся в наборе. Например, если передаточное отношение , то, умножая числитель и знаменатель соответственно на 10, 15 или 20, получим:
Числа 20 и 60, 30 и 90, 40 и 120 обозначают числа зубьев отдельных пар колес, которые на данном станке обеспечивают получение резьбы с шагом 2 мм. Нужно запомнить, что в числителе стоит число зубьев ведущего колеса, а в знаменателе — ведомого. Таким образом, колеса с числом зубьев 20, 30 и 40 являются ведущими, а колеса с числом зубьев 60, 90 и 120 — ведомыми.
Первое ведущее колесо устанавливают на валу трензеля, выступающем из передней бабки; последнее из ведомых колес ставят на конец ходового винта.
Если подобранная пара колес по дальности расстояния от вала трензеля до ходового винта между собой не сцепляется, между ними устанавливают паразитные колеса соответствующего размера (рис. 265, б и 266, а). Если требуемое передаточное отношение не может быть обеспечено простой передачей с одной парой колес из имеющихся в наборе станка, приходится подбирать сложные передачи с двумя парами сменных колес (рис. 265, в и 266, б).
Если же по формуле (14) будет получен шаг резьбы, не соответствующий требуемому, это покажет, что подсчет колес сделан неверно.
Проверим правильность подсчета сменных колес в примере на стр. 244, где
т. е. колеса подобраны правильно.
Проверка сцепления сменных колес
Подобранные расчетом колеса не всегда могут быть между собой сцеплены, может случиться, что одно из них упрется в палец гитары. Чтобы сменные колеса можно было установить на гитаре, обеспечив их сцепление, необходимо выполнить следующее условие:
Сумма чисел зубьев первой пары колес (z1 + z2) должна быть больше числа зубьев второго ведущего колеса z3 не менее чем на 15, а сумма чисел зубьев второй пары колес (z3 + z4) должна быть больше числа зубьев первого ведомого колеса z2 тоже не менее чем на 15.
Проверим возможность сцепления колес, подобранных применительно к нашему примеру, где
Разность между суммой чисел зубьев первой пары колес z1 + z2 = 20 + 40 = 60 и числом зубьев z3 = 25 больше 15 и равна 35. Сумма чисел зубьев второй пары колес z3 + z4 = 25 + 100 = 125 также много больше числа зубьев z2 = 40 (разность равна 85). Следовательно, колеса могут быть сцеплены.
Если условия сцепления не были выдержаны, то нужно сначала попытаться поменять местами ведомые или ведущие колеса. Если и такая перестановка не удовлетворит условиям сцепления, необходимо заново сделать подсчет.
10. Приемы нарезания треугольной резьбы резцами
После наладки станка начинают нарезать резьбу, незначительно углубив резец. На поверхности детали получается винтовая риска, шаг которой проверяют линейкой, штангенциркулем или резьбомером. Перед началом каждого следующего прохода резец углубляют по лимбу на требуемую величину.
Нарезание треугольной резьбы резцами можно производить следующими способами.
Как видно из рис 267, резьба в этом случае нарезается равномерно обеими режущими кромками резца. При черновом нарезании отделяющиеся толстые стружки мешают друг другу, поэтому возможно заедание резца и получение шероховатой поверхности резьбы. При чистовом нарезании, когда снимается небольшая стружка, поверхность получается чистой.
Такой способ подачи резца применяется для нарезания резьб с шагом Sp меньше 2 мм как на черновых, так и на чистовых проходах; резец подается за каждый проход на глубину t=0,05 — 0,2 мм.
После каждого прохода резец выводят из канавки, перемещая поперечную часть суппорта на себя (верхнюю часть суппорта не трогают). Затем включают обратный ход станка и возвращают продольные салазки суппорта в их начальное положение. Перед каждым следующим проходом подают поперечную часть суппорта в прежнее положение по лимбу или по упору; углубление резца производится перемещением верхней части суппорта по лимбу.
Для получения более точной резьбы окончательное нарезание выполняется по первому способу.
11. Передовые методы нарезания треугольной резьбы
Резьбовые резцы конструкции т. Бирюкова (рис. 269) отличаются от обычных резьбовых резцов; они имеют отогнутую головку, что придает им некоторую упругость, не лишая прочности. Передний угол резца равен 3°, задний угол — 5°.
При скоростном нарезании резьбы происходит небольшое разваливание ее профиля: угол профиля нарезаемой резьбы получается всегда больше угла при вершине резца на 30’—1°30′. Поэтому т. Бирюков рекомендует в этих условиях применять резцы с углом профиля, равным углу профиля нарезаемой резьбы, уменьшенному на 1°. Например, для нарезания метрической резьбы с углом профиля 60° угол профиля чистового резца принят 59° (рис. 269, б).
Тов. Бирюков производит нарезание резьбы также и за один проход, используя одновременно три резца, оснащенные твердым сплавом (рис. 270) и представляющие собой как бы гребенку: черновой резец имеет угол профиля 70°, получистовой—65°, чистовой — 59°.
Для нарезания внутренних резьб токарь-новатор В. Семинский применяет твердосплавные резцы своей конструкции (рис. 271).
Эти резцы характеризуются тем, что у них головка повернута относительно державки на 45°. Это придает им повышенную жесткость, обеспечивает получение более чистой поверхности резьбы по сравнению с обычными резьбовыми резцами (см. рис. 258, б) и позволяет работать на высоких скоростях резания (до 160 м/мин).
12. Брак при нарезании треугольной резьбы резцами и меры его предупреждения
Наиболее часто при нарезании резьбы резцами получается брак следующих видов:
1) неточный шаг резьбы;
2) неточные размеры среднего диаметра резьбы;
3) неправильный профиль резьбы;
4) неудовлетворительная чистота поверхности резьбы.
1. Неточный шаг резьбы является результатом неправильного подбора сменных зубчатых колес или неправильной установки рукояток коробки подач. Этот вид брака может быть предупрежден большим вниманием токаря при настройке станка. Брак неисправим.
2. Неточные размеры среднего диаметра получаются вследствие недостаточного или излишнего съема металла при нарезании резьбы. Устраняются более частыми измерениями элементов резьбы штангенциркулем или кронциркулем с острыми ножками, установленными по резьбовым калибрам, особенно при последних проходах, или установкой жесткого упора на глубину.
3. Неправильный профиль резьбы получается при неправильном профиле резца и неточной установке его. Предупредить брак такого вида можно тщательной проверкой профиля резца и его установки.
4. Недостаточная чистота поверхности (риски, задиры на резьбе) имеет место при неправильной заточке резца, завышенной глубине резания, неправильно выбранной скорости резания, большом затуплении резца, недостаточно жестком закреплении детали или инструмента, отсутствии охлаждения или неправильном выборе его и др. Чтобы избавиться от такого вида брака, необходимо установить причины, вызвавшие брак, и устранить их.
13. Нарезание прямоугольной и трапецеидальной резьб
Нарезание прямоугольной и трапецеидальной резьб считается одной из наиболее сложных работ в практике токаря. Угол τ (рис, 272), называемый углом подъема винтовой линии, как у прямоугольной, так и у трапецеидальной резьб значительно больше, чем у треугольной; это создает трудности при заточке резьбовых резцов, их установке и при нарезании резьбы и требует высокой квалификации токаря.
Существует два способа установки резьбового резца при нарезании прямоугольной резьбы.
Нарезание прямоугольной резьбы производится или одним резцом, заточенным на полную ширину канавки, или несколькими резцами. Резьбу с шагом до 3—4 мм можно нарезать одним резцом с мерной шириной режущей кромки. Крупную (с шагом больше 4 мм) и точную резьбу лучше прорезать сначала черновым резцом с шириной, равной ¾ ширины полного профиля резьбы, а затем окончательно пройти ее чистовым резцом во всю ширину канавки рис. 275, а). Можно поступить и таким образом: прорезать резьбу тем же черновым резцом, а затем каждую боковую поверхность канавки отделать отдельным отрезным резцом (рис. 275, б). Этот способ дает более чистую и точную резьбу.
Трапецеидальную резьбу с большим углом подъема нарезают, как и прямоугольную резьбу, резцами со скошенными боковыми поверхностями. Углы заточки у этих резцов и способы их установки остаются такими же, как и у прямоугольных резьб (см. рис. 272); преимущества и недостатки такой установки одинаковы у обоих типов резцов.
В зависимости от размеров, точности и чистоты трапецеидальную резьбу можно нарезать одним, двумя и тремя резцами. Мелкая и менее точная резьба нарезается одним резцом с режущей частью, соответствующей профилю резьбы. Крупная, а также более точная резьба нарезается двумя или тремя резцами. Прорезным резцом, имеющим ширину, равную ширине канавки на внутреннем диаметре, предварительно прорезают впадину (канавку) на глубину до внутреннего диаметра резьбы (рис. 276, а). После этого устанавливают трапецеидальный резец с кромкой, несколько меньшей ширины профиля нарезаемой резьбы, и нарезают им сначала правую (рис. 276, б), а затем левую сторону впадины (рис. 276, в). Окончательная отделка профиля производится нормальным трапецеидальным резьбовым резцом (рис. 276, г), т. е. резцом, профиль режущей части которого соответствует профилю резьбы. Этот способ требует большой затраты времени.
Токарь Н. Чикирев добился значительного повышения производительности труда при нарезании трапецеидальной и треугольной резьб путем внедрения скоростного резания. Для нарезания трапецеидальной резьбы они применяют резцы с пластинками твердого сплава Т15К6. Нарезание производится двумя специально заточенными резцами — черновым и чистовым (рис. 277). Черновой резец (а) имеет угол профиля 50°, чистовой (б) имеет профиль резьбы. Черновой резец не только прорезает канавку, но и расширяет ее, чистовой же резец придает канавке нужный профиль.
Нарезание резьбы производится за 6—7 проходов с глубиной врезания 0,6—0,7 мм, причем последний проход зачистной. Скорости резания — от 155 до 450 м/мин при обработке стали резцами, оснащенными твердым сплавом Т15К6.
Для ускорения обработки при нарезании резьбы на длинных валах новаторы иногда используют обратный холостой ход суппорта для работы резания. Для этого на задней части салазок поперечного суппорта устанавливают дополнительно суппорт с резцедержателем. Резец в резцедержателе устанавливается передней поверхностью вниз.
14. Основные сведения о нарезании резьбы вращающимися резцами
В последнее время широкое применение получил новый высокопроизводительный метод нарезания наружных и внутренних резьб — вращающимися резцами. Сущность этого метода заключается в следующем. На каретке токарно-винторезного станка вместо суппорта с резцедержателем устанавливается особое приспособление (рис. 278), состоящее из быстровра-щающегося шпинделя 5 и резцовой головки 4, в которой закрепляется резьбовой резец 6, оснащенный пластинкой твердого сплава. Резцовая головка получает вращение от электродвигателя 1 мощностью 1,5 — 3,5 квт, установленного на каретке, через ременную передачу 3 и ступенчатый шкив 2.
Головка вращается со скоростью 1000—3000 об/мин.
Деталь 7, на которой нарезается резьба, закрепляется в патроне 8, а при большей длине устанавливается в центрах станка. Деталь получает сравнительно медленное вращение (3-30 об/мин), т. е. на один оборот детали приходится примерно от 100 до 300 оборотов резцовой головки. Резец устанавливают на полную глубину резьбы, и головка приводится во вращение в направлении, обратном направлению вращения детали. Одновременно головка вместе с суппортом получает движение продольной подачи; за один оборот детали она перемещается на величину, равную шагу резьбы.
Схема нарезания наружной резьбы вращающейся резцовой головкой показана на рис. 279. Как видно из схемы, ось резцовой головки смещена относительно оси детали на некоторую величину b. Благодаря этому резец в течение одного оборота детали соприкасается с ней не по всей окружности, а только на небольшой ее части, срезая тонкую короткую стружку. Так как за один оборот детали резец делает от 100 до 300 оборотов, то вместо одной сплошной стружки, равной длине окружности детали, он срезает несколько сот коротких, тонких стружек. Эти мелкие стружки вихрем отлетают от резца. Такой метод нарезания резьбы иногда называют вихревым методом резьбонарезания.
На рис. 280 дана схема вихревого нарезания внутренней резьбы.
Преимуществом данного метода нарезания по сравнению с обычным являются: высокие скорости резания и производительность, благодаря чему машинное время уменьшается в 5—7 раз, высокая точность нарезаемой резьбы, чистота поверхности резьбы, работа без охлаждения.