Нарезание резьбы на токарных станках кратко

Обновлено: 04.07.2024

Нарезание резьбы на токарном станке – альтернатива применению специализированного оборудования. Классификация, схемы, инструменты, расшифровка, материалы.

Типы и свойства резцов
Классификация
Материалы
Расшифровка написания резьб
Инструменты для нарезки резьбы
Нарезание резьбы с использованием токарного оборудования
Нарезание внутренней и наружной резьбы резцом
Использование метчиков
Плашки для нарезки резьбы
Использование резьбонарезных головок
Правила нарезки

Нарезание резьбы на универсальном токарном станке распространенная операция, особо в ремонтных подразделениях. Наличие ходового винта, большой диапазон подач позволяют перекрывать основные потребности без переналадок и специального инструмента – достаточно нескольких резьбовых резцов. Возможность механизированного нарезания ручными, машинными метчиками, лерками – упрощает настройку, ускоряет процесс при сохранении приемлемого качества крепежа.

Типы и свойства резцов

Классификация

На практике применяются резцы для наружной и внутренней резьбы с державкой прямоугольного сечения. Реже встречаются дисковые, призматические, затачиваемые по передней поверхности. Рабочий профиль у всех соответствует размерам винтовой канавки. По направлению нарезаемой спирали выпускают левые и правые.

Различают цельные и сборные инструменты. Первые, преимущественно изготовлены из быстрорежущей стали, небольшого сечения или дисковые. Основная масса оснащается режущими пластинами, закреплёнными пайкой тугоплавким припоем или механическим способом, допускающим замену при износе.

Резцы резьбовые: наружный (черт. 1), внутренний (черт. 2)

Материалы

Для изготовления режущей части служат:

быстрорежущие стали;
твёрдые сплавы;
минералокерамика;
сверхтвердые инструментальные материалы (СТМ).

Первые применяются для резьбонарезания сталей, сплавов цветных металлов, пластиков. Отличаются высокой прочностью, теплопроводностью, но пониженной, по сравнению с остальными, твердостью, красностойкостью, износостойкостью, ограничивающими скорость резания.

Наибольшую долю применяемых резьбовых резцов составляют оснащенные твёрдосплавными пластинами. Обусловлено это высокой стойкостью, твердостью, достаточной прочностью и жесткостью, приемлемой стоимостью. Производительность обработки выше, чем рапидом, в 2-3 раза. Широкая номенклатура позволяет подобрать оптимальную марку для обработки в большинстве случаев.
Керамика относительно дешевая, довольно хрупкая, используется для обработки резьбы мелкого шага стальных и чугунных деталей, при жесткой системе СПИД, с ограниченными съемами припуска за проход.

СТМ на основе поликристаллического алмаза (ПКА) или кубического нитрида бора (КНБ) чрезвычайно твердые, теплостойкие, но дорогостоящие. Незаменимы для точных работ по труднообрабатываемым материалам. ПКА используют для нарезания меди, алюминия, карбида вольфрама. КНБ работают по закаленным сталям, упрочненным чугунам. Успешное применение требует высокой жесткости и плавности хода оборудования.

Расшифровка написания резьб

Нормативные документы: ГОСТ, ОСТ, МН на конкретный тип содержат образцы условной записи.

Типовая структура обозначения содержит:

Пример 1: М16×1,5LH–6H. Расшифровка:

М – метрическая цилиндрическая;
16 – номинальный диаметр, мм;
1,5 – мелкий шаг, мм;
LH – левая;
6Н – поле допуска, где 6 – степень точности; H – основное отклонение. Прописные буквы применяются для внутренней (гаек), следовательно, резьба в отверстии.

Длина свинчивания не указана, значит – нормальная.

G – трубная цилиндрическая;
1/2 – размер резьбы, дюймов; соответствует внутреннему диаметру трубы;
А – класс точности.

Варианты обозначений проиллюстрированы ниже.

Инструменты для нарезки резьбы

Нарезание резьбы с использованием токарного оборудования

Формообразование на станке осуществляется методом копирования рабочего профиля инструмента на деталь по винтовой линии. Поступательное перемещение сообщается резцу, метчику, плашке, гребенке. В сочетании с вращением заготовки получается винтовое движение, инструментальная поверхность совпадает с нарезаемой.

Как правило, нарезание малых партий крепежа, фитингов до М36 производят метчиками, лерками. Крупные заказы выгоднее изготовлять на специализированных автоматах. Резьбы большого диаметра, ходовые, силовые, точные обрабатывают резцами на универсальных токарных, когда не располагают моделями с ЧПУ или программа выпуска недостаточна.

Нарезание внутренней и наружной резьбы резцом

Резьбы с высокой соосностью к другим поверхностям, передающие движение, усилие выполняют резцом. Вращение шпинделя связывают кинематически с ходовым винтом, перемещающим суппорт с резцедержателем.

Общий порядок действий включает:

Проточку поверхности по длине нарезания, с образованием канавки для выхода инструмента.
Выбор, при необходимости: заточку, доводку резца с проверкой по угловым шаблонам.
Установку режимов на станке, настройку гитары на шаг, не обеспечиваемый коробкой.

Перемещение резца за оборот заготовки равняется шагу Р или ходу Н для многозаходных.

Нарезание за выбранное по справочнику количество проходов.

Резьбонарезание партии деталей разделяют на черновое, чистовое. Для последнего инструмент тщательно затачивают. Резьбы шагом свыше 2 мм получают боковым врезанием. Левую винтовую канавку получают, переключив трензель, чтобы ходовой винт вращался в противоположную шпинделю сторону. Суппорт с резцом перемещаются слева на право.

Средние скорости при резьбонарезании стали составляют 20 – 35 м/мин быстрорежущим инструментом, 100 – 150 м/мин – твердосплавным. Чистовые хода производят при увеличенной на 50 – 100% скорости. Внутренние резьбы обрабатывают на сниженных на 30% режимах.

Использование метчиков

Диапазон типичных размеров ограничен М36 – 42, G2. Большие диаметры крупного шага обрабатывают комплектом из 2, лучше 3-х метчиков. Отверстие растачивают несколько больше внутреннего диаметра гайки D1 (cм. Рис. 2), с учетом выпучивания металла из канавки. При сверлении учитывают разбивку. Рекомендуемые значения приведены в справочниках.

Существуют несколько способов обработки:

Зачастую гайки менее М12 нарезают, удерживая вороток руками. Строго говоря, прием – нарушение ТБ, может привести к травме. В начале завинчивания поджимают метчик центром задней бабки для направления, далее происходит самозатягивание. Останавливают, вывинчивают на реверсе.
Метчик устанавливают в вороток, упирают в планку, закрепленную в резцедержателе, подпирают центровой державкой или задним центром. Включают малые обороты, нарезают на самозатягивании. Для устранения биения витков рекомендуется поджимать метчик до завинчивания на половину рабочей длины, плавно выдвигая пиноль.

Применяют качающийся самовыдвижной метчикодержатель.

Крупные диаметры получают с подачей суппорта по ходовому винту, коробку настраивают на соответствующий шаг. Метчик вставляют в оправку, зажатую в резцедержателе.
Предохранительный патрон, устанавливаемый в пиноль, исключает поломку метчика при достижении дна глухого отверстия. Ускоряет выполнение серийных операций. Метчики с шахматным расположением зуба оптимальны для вязких нержавеющих, жаропрочных сплавов. Рекомендуемые скорости резания для стали 3 – 15 м/мин, для бронзы, чугуна 4 – 22 м/мин, работают с охлаждением. Для левых гаек используют инструменты с левой нарезкой, вращение противоположное, остальное – аналогично.

Плашки для нарезки резьбы

Варианты обработки аналогичны рассмотренным для метчиков:

Без включения подачи, самонавинчиванием от вращения патрона. При нарезке мелких винтов плашкодержатель удерживают руками (потенциально опасно) или опирают на зажатую державку. На первых витках держатель поджимают грибковым центром, затем –нарезка на самозатягивании. По окончании реверсируют, свинчивая лерку.

Нарезание подачей суппортом, с опиранием ворота на резцедержку. Перемещение за оборот шпинделя равна шагу. Часто первые нескольких ниток нарезают вручную при выключенном станке.

Применение оснастки, устанавливаемой в пиноль – более совершенный, безопасный метод.

Крупные типоразмеры обрабатывают, предварительно прорезав канавку на половину глубины резцом. Диаметры стержней меньше номинала на величину подъема.

Скорости резания 2 – 4 м/мин для черных металлов и до 10 м/мин – цветных. Для стали СОЖ: эмульсия, минеральное масло, сульфофрезол. Чугун обрабатывают с керосином или на сухую. Чистую поверхность получают, смазывая стержень салом.

Использование резьбонарезных головок

Резьбонарезные головки служат для высокопроизводительной обработки. Посредством конического хвостовика корпус устанавливается в задней бабке. Врезание осуществляют, выдвигая пиноль, вращая маховик, дальнейшая подача – самозатягиванием. По окончанию прохода гребенки без свинчивания радиально разводят поворотом рукоятки. Скорость резания достигает 20 м/мин.

Один из широко известных и универсальных способов металлообработки — нарезание резьбы на токарном станке. Этот технологический процесс выполняется с помощью специальных токарных инструментов:

резцов;
плашек;
метчиков;
резьбонарезных головок.

Качество резьбы влияет на надежность соединения различных элементов. Нарезание резьбы — работа, требующая точности, квалификации и опыта.

Профили резьбы

Формы заготовок, в зависимости от вида поверхности, бывают цилиндрическими и коническими. Резьбы бывают наружные (на поверхности) и внутренние (в отверстии болванки). Вид резьбового соединения зависит от профиля резьбы.

Существуют пять видов профиля:

треугольный;
прямоугольный;
трапецеидальный;
упорный;
круглый.

Резьба может быть однозаходной и многозаходной:

однозаходная — формируется единой резьбовой нитью;
многозаходная — создается двумя или более нитками, размещенными на одинаковом расстоянии одна от другой.

Основные показатели обоих типов резьбы – шаг и ход. Резьбовой шаг — дистанция меж ближайшими витками и меряется по осевой линии обрабатываемой заготовки. Ходом одной резьбовой нитки называется промежуток посреди двух пиков одного витка на рабочей поверхности изделия. Ход равен произведению резьбового шага на число заходов.

Типы и свойства резцов

Токарный резец по металлу состоит из державки и рабочей головки. Качество обработки деталей напрямую зависит от этих элементов. Державка имеет прямоугольное или квадратное сечение. С ее помощью резец фиксируется на токарном станке.

Рабочей головкой обрабатывают детали. Она составлена из различных режущих плоскостей и кромок. Угол затачивания головки обусловлена материалом, из которого изготовлена деталь.

Наружную и внутреннюю резьбу нарезают резьбонарезными резцами разных типов.

Самые используемые из них:

стержневые;
призматические;
круглые.

Стержневые резцы состоят из стержня с рабочей головкой. Эти типы бывают разных профилей. Самые износостойкие — резцы, к которым припаяны твердосплавные рабочие грани. Они не нуждаются в частом точении, так как долго остаются острыми.

Призматические резцы применяют для обработки только внешней стороны болванки. Их преимущество перед стержневыми – способность обрабатывать большие поверхности. Но их следует чаще подвергать перетачиванию.

Круглые резцы используют в процессе нарезания резьбы внутренней и наружной. Эти инструменты очень удобны в работе, область использования их достаточно широка. Круглые резцы допускают многоразовое перетачивание.

По конструктивным отличиям металлорежущие инструменты делятся на несколько типов:

прямые;
изогнутые;
отогнутые;
оттянутые.

Вершина любого резьбового инструмента — скругленная головка или фаска. Профиль резьбы формируется резцом должной конфигурации. Режущими инструментами гнутой формы нарезают резьбовую нить на поверхности болванки.

Прямые резцы здесь используются редко. Резьбу внутри детали совершают изогнутыми резцами, иногда прямыми, закрепленными в специальном держателе.

Резцы разделяются по категориям:

изготовленные из быстрорежущей легированной стали;
с напаянными на рабочий элемент твердосплавными пластинами;
режущие приспособления со сменными многогранными пластинами, закрепленными на головке.

По направлению следования винтовой нарезки, инструменты дифференцируют на правые и левые. При работе первыми подача идет слева направо, вторыми — подача идет влево. Правые используют чаще.

Техника нарезки на металлической детали

Винтовая поверхность, образованная резцом, называется резьбой. Она обеспечивает важные задачи — с ее помощью элементы деталей могут перемещаться относительно друг друга, сочленяются или значительно уплотняются соединения в различных механических приспособлениях.

Чтобы понять, как нарезать резьбу на токарном станке, нужно проследить за процессом нарезки — он достаточно прост и понятен. Резец закрепляют в суппорте токарного станка. Он равномерно перемещается вдоль оси вращающейся детали. Заостренная вершина инструмента прорезает на поверхности детали винтовую линию.

Нарезание имеет свои характерные особенности:

процесс формирования резьбы имеет некоторые особенности;
материал, из которого изготовлена деталь, задает передний угол резца;
величина угла зависит от вязкости, твердости и хрупкости металла;
плоскости резца на задних боковых углах не должны тереться о нарезанные канавки;
внутренняя резьба нарезается в уже расточенных или просверленных отверстиях.

Под каждый обрабатываемый материал предназначены определенные металлорежущие инструменты. Для болванок из стали используют резцы, пластины которых сделаны из твердых сплавов Т15К6, Т14К8, Т15К6, Т30К4. Для чугунных заготовок используют режущие инструменты с твердосплавными пластинами ВК4, В2К, ВК6М, ВК3М.

Режущий инструмент – плашка

Плашка – режущий токарный инструмент, изготовленный в форме гайки. Просверленные в ней отверстия делают для отвода стружки. Инструмент состоит из режущих элементов, расположенных на каждой его стороне и образующих заборный конус. Плашкой на токарном станке формируется резьба на болтах, шпильках, винтах и других металлоизделиях.

Наиболее используемые виды плашек:

Нарезание резьбы плашкой следует предварить обработкой нужного участка детали. При этом наружное сечение резьбы должны быть больше обработанного участка детали. Сложность нарезки резьбы плашкой — в отсутствие у нее специального захода, что мешает ровно прорезать начальные витки.

Облегчить задачу можно, сделав на торце небольшую фаску так, чтобы ее высота совпала с высотой профиля резьбы. Размер плашки должен совпадать с диаметром детали.

Затем плашку нужного размера фиксируют в плашкодержателе, закрепленный в задней бабке токарного станка. Скорость нарезки резьбы зависит от материала для заготовки: изделия из латуни обрабатываются около 15 м/мин., чугунные – 3 м/мин., стальные болванки — 4 м/мин.

При такой скорости обработки плашка меньше изнашивается. В процессе нарезки каждый оборот плашки нужно сменять ее поворотом назад на треть окружности, чтобы очистить отверстия от стружки.

Нарезание резьбы является одной из самых медленных операций, выполняемой на токарном станке. Для получения точной резьбы необходимо выдержать жесткие требования по подаче, шагу резьбы, соосности инструмента и отверстия.

Использование высокопроизводительных режимов при нарезании резьбы приводит к повышенной нагрузке на элементы шпиндельного узла.

Некоторые варианты решения этой проблемы, такие как применение специального резьбонарезного патрона, используются в станках нового поколения.

Нарезание резьбы на токарных станках выполняется в единичном и мелкосерийном производстве, для больших партий деталей применяются специализированные резьбонарезные станки и автоматы.

Принцип нарезки резьбы на токарном станке

К вращающейся заготовке, закрепленной в шпинделе, подводится инструмент. Инструмент врезается в заготовку и перемещается вдоль неё с одинаковой скоростью. Вершина инструмента оставляет на заготовке линию в виде спирали, называемую винтовой.

У резьбы выделяют такие параметры:

Расположение. Резьба может находиться на внутренней и наружной поверхности.
Направление. Выделяют левые и правые резьбы. Изделие с правой резьбой закручивается по часовой стрелке, это направление более распространено.
Шаг. Представляет собой расстояние между одинаковыми точками соседних винтовых линий, измеренное вдоль центральной оси заготовки. Регулируется отношением скорости перемещения инструмента к скорости вращения заготовки.
Наклон винтовой линии. Это понятие связано с шагом. Определяется относительно перпендикулярной плоскости к оси заготовки. Тангенс угла наклона равен шагу, разделенному на произведение π и внешнего диаметра заготовки.
Тип опорной поверхности. Выделяют цилиндрические и конические резьбы.
Профиль. Представляет собой контур резьбы в продольном сечении. В зависимости от профиля резьбы делят на треугольные, прямоугольные и трапециевидные.
Количество резьбовых линий. По этому параметру резьбы можно разделить на однозаходные и многозаходные. Количество заходов видно на торцах резьбы, в зависимости от этого параметра различается расстояние, которое проходит вкручиваемая или накручиваемая деталь за один оборот.

Нарезание резьбы при помощи резцов

Наиболее широкое применение имеет нарезание резьбы специальным резьбовым резцом. Профиль режущей кромки резца определяет профиль резьбы. Режущая кромка выполняется из твердых и быстрорежущих сплавов.

Предварительная подготовка детали перед нарезанием наружной резьбы заключается в её обточке до диаметра, который меньше диаметра резьбы на 1/40-1/12. Во время нарезания резьбы происходит деформация металла, и наружный диаметр резьбы возрастает. Аналогичная подготовка, только в противоположную сторону, производится для нарезания внутренней резьбы. В этом случае обрабатывается отверстие диаметром, большее на 0,2-0,4 мм при работе с вязкими материалами, такими как сталь, титан, бронза, и на 0,1-0,02 мм при обработке хрупких материалов: бронзы, чугуна, высокопрочной стали.

Нарезание резьбы при помощи резцов выполняется в несколько проходов. После одного прохода резец перемещается в исходное положение. Нарезание резьбы производится только одной режущей кромкой инструмента, одновременное использование двух кромок приводит к снижению качества поверхности. Количество черновых и чистовых проходов определяется материалом заготовки, резцом, высотой резьбы, требованиями к чистоте поверхности резьбы.

Нарезание резьбы при помощи плашек и метчиков

Плашка предназначается для нарезания наружной резьбы, а метчик — для внутренней. Предварительная обработка поверхностей также выполняется с учетом деформации металла. Недостатком этого способа создания резьбы выступает ограничение диаметра. Плашками нарезают резьбу диаметром до 30 мм, а метчиками до 50 мм.

На токарно-винторезных станках плашка устанавливается в патроне, закрепляемом в пиноли задней бабки. Скорость резания стальных заготовок составляет 3-4 м/мин, чугунных 2-3 м/мин, мягких медных сплавов 10-15 м/мин.

Метчик во многих случаях позволяет выполнить резьбу за один проход. Для твердых материалов применяются комплекты из 2-3 инструментов. Черновой метчик удаляет 75% металла, чистовой выполняет доводку. Скорость резки стали составляет 5-12 м/мин, чугуна — 6-22 м/мин. При нарезке резьбы подается СОЖ.

Нарезание резьбы при помощи резьбонарезных головок

Для получения резьбы на револьверных станках и токарных автоматах используются резьбонарезные головки. Они представляют собой достаточно сложные устройства по сравнению с резцами, метчиком и плашкой.

Головки для нарезания наружной резьбы представляют собой полый цилиндр, в котором находятся гребенки — элементы с режущей поверхностью. После рабочего прохода гребенки раскрываются, и во время обратного хода не касаются резьбы.

Головки, предназначенные для формирования внутренней резьбы, имеют противоположное строение. Они выполнены в виде вала, в передней части которого находятся гребенки. Их число зависит от диаметра головки. Режущая кромка гребенок обладает заходным конусом, который упрощает начало нарезки резьбы. Настройка гребенок на диаметр производится при помощи резьбового калибра или эталонной детали.

Для того чтобы нарезать резьбу на токарном станке, могут применяться разные инструменты. Опытные мастера чаще всего делают это при помощи резца.

Но также можно применить и рабочие головки специального назначения, метчики, плашки. А также такая операция, проводится используя технологию накатки.

В этой статье мы разберёмся, какие бывают резьбы, как их получить при помощи разных методов, и как проверить их качество.

Методы получения

Существует два основных метода для получения резьбы. Они делятся на нарезание и накатывание. Также различные методы используются для внутренней и наружной резьбы.

К примеру, для наружной, необходимо воспользоваться разными плашками, резцами, резьбовыми фрезами и гребенками, либо роликами на резьбонакатных автоматах.

При выборе одного или другого метода, нужно учитывать желаемый профиль резьбы, характер материала, необходимый объем и точность.

Классификация

Существует огромное множество типов резьбы. Они отличаются по форме профиля, расположению, направлению заходов, величиной шага и многим другим параметрам.

По форме профиля резьбы бывают

Трапециевидные.
Прямоугольные.
Круглые.
Упорные.
Треугольные: метрические; дюймовые; трубные.

По направлению заходов

По расположению

Наружная (как у болта).
Внутренняя (как у гайки).

По поверхности, на которой выполнена резьба

Цилиндрическая.
Коническая.
По эксплуатационному назначению.
Крепёжные.
Крепёжно-уплотнительные.
Ходовые.
Специальные.

Как нарезать на токарном?

К примеру, нарезка на токарном станке, используя резец будет выглядеть так: резец двигается вдоль оси вращающиеся детали, которая поддаётся вперёд и назад по отношению к резцу, и своей заостренной вершинкой прочерчивает линию винтового типа.

Винтовая линия отличается углом её подъёма или увеличения. Величина этого угла, перпендикулярна оси вращения, она измеряется между касательной и определяется: величиной подачи режущего инструмента, который перемещается вдоль оси, с частотой вращения детали.

Нарезание внутренней и наружной

Чтобы нарезать внутреннюю или наружную резьбу, нужно применить стержневой резец. Их изготовление отличается лишь формой резца. Для наружной, применяются прямые или отогнутые резцы.

А для внутренней изогнутые резцы или прямые. Расположение кромки резца обязательно должно совпадать профилем обрабатываемой резьбы.

Нарезание метчиками и плашками

Плашками вырезается наружная резьба. Участок детали предварительно обрабатывается. Диаметр поверхности, которая будет обработана должен быть чуть-чуть меньше наружного диаметра резьбы.

Сперва снимается фаска, соответствующая высоте профиля резьбы. Затем плашка устанавливается в патрон (плашкодержатель).

И выбирается скорость в соответствия с нужной резьбой (она указана на тыльной стороне станка).

Метчики часто используются для внутренней метрической резьбы. Как правило, на станке используется машинные метчики, это позволяет за один проход закончить деталь.

Для резьбы из твердых, вязких материалов используются комплекты из 2–3 метчиков. В комплекте из двух, правый делает 75% работы, а второй лишь доводит до нужного размера.

В комплекте из трёх метчиков, правый или черновой делает 60% работы, средний (получистовой) 30% работы, а третьи 10%.

Использование резьбонарезных головок

Для труб и болтов применяются резьбонарезные головки. Они устанавливаются в станок, затем настраивается нужный диаметр и передвигается по трубе. Они способны осуществлять работу с высокой точностью.

Универсальные головки позволяют установить гребенки от разных компаний. Также есть возможность смазки гребёнок и регулировки размеров, часто встречается ручной зажим.

Особенности левой

Во-первых, нужно переключить режим работы ходового винта, чтобы он начал крутиться влево. Это делается, переключив рычаг, определяющий направление раскручивания. И дальше всё происходит с точностью до наоборот по сравнению с правой резьбой.

Только надо учитывать, что при переключении на реверс, резец не будет отходить на сторону задней бабки, а наоборот, будет двигаться к патрону. Во избежание их столкновения надо тщательно следить за производимыми движениями.

Контроль качества

Чтобы удостовериться в том, что заготовка была обработана правильно, необходимо воспользоваться резьбовыми шаблонами. С их помощью проверяется шаг резьбы.

Но для комплексной оценки применяется резьбовой калибр. Для удобства его устанавливают в стойке, и настраивают по эталону или шаблону, затем проверяется ход самой детали.

Также можно воспользоваться самым простым и часто используемым методом. Берётся гайка или болт, и прокручивается по выполненной детали.

Если походу движения на резьбе заметны задиры, или нужно прикладывать больше усилий, тогда вы допустили погрешность в работе. Теперь вы уже знаете, как пользоваться токарным станком для выполнения различных гаек, болтов или резьбовых соединений.

Интересное видео

Читайте также: