Нарезание внутренней резьбы на сверлильном станке

Конструкция

Производители постоянно совершенствуют модельный ряд метчиков, оптимизируя их геометрию под новые материалы и условия обработки. Но базовая стержневидная конструкция остается неизменной. На фото метчиков можно разглядеть ряд типовых решений, среди которых хвостовик, рабочая часть, канавки.

Каждый из них имеет свое назначение:

Канавки образуют режущие кромки, отводят стружку, облегчают подвод СОЖ. Они ориентированы прямолинейно или по винтовой линии. Метчики с левонаправленными винтовыми углублениями применяют при резьбообразовании напроход. Глухие отверстия получают правосторонними винтами. Число канавок варьируется в диапазоне 2-6 шт.

Калибрующий участок направляет метчик, предотвращает разбивание отверстия и зачищает резьбу. Для уменьшения трения выполнен с обратным занижением диаметра до 0,1 мм.

Методы получения резьб

Теперь разберем, по каким методикам получают соответствующую нарезку. Изготовление обеспечивается двумя парами резцов, которые находятся в специальной вращающейся головке. Данную конструкцию закрепляют на суппорте токарно-винторезного станка. Из-за того, что резцы врезаются поочередно, обеспечивается высокая скорость обработки детали, создавая тем самым минимальную шероховатость производимой резьбовой плоскости и высокую точность профиля. Ключевые критерии винтовой линии – угол ее подъема и накатка, величина которого измеряется прямой между плоскостью, находящейся около винтовой линии и касательной, которая относительно вертикальна оси вращения элемента. Она обуславливается:

• подачей инструмента, который двигается параллельно оси заготовки;
• количеством витков вращения детали.

Шаг – это ключевой критерий технологической операции. Он определяет дистанцию между пограничными витками.

Специалисты делят резьбу на четную и нечётную. В четной речь идет о нарезках, которые получают целое четное число линий нарезки по шагам. Соответственно, нечетная нарезка подразумевает нечетную.

Нарезание резьбы резьбонарезными головками

Резьбонарезные винторезные головки применяют для нарезания наружной и внутренней резьбы на токарных, токарно-револьверных станках и на токарных автоматах.

С помощью хвостовика резьбонарезная головка устанавливается в пиноли задней бабки или в револьверной головке станка. В винторезных головках применяют радиальные, тангенциальные и круглые гребенки. В конце нарезания резьбы гребенки автоматически расходятся и при обратном ходе не соприкасаются с резьбой.

При нарезании наружной резьбы большое распространение получили головки с круглыми гребенками, так как они просты по конструкции, позволяют осуществлять много переточек и обладают большей стойкостью, чем радиальные и тангенциальные гребенки. Устройство и принцип работы существующих винторезных головок имеют незначительные различия.

Внутреннюю резьбу чаще нарезают резьбонарезными головками с призматическими гребенками, режущие кромки которых располагаются на одном диаметре и имеют заходный конус. Число гребенок в комплекте зависит от размера головки. Гребенки смещены в комплекте одна относительно другой в соответствии с углом подъема винтовой линии нарезаемой резьбы.

При нарезании длинных винтов и червяков для повышения производительности применяют резцовые головки, которые устанавливают на суппорте станка. Эти головки оснащают обыкновенными и чашечными резцами и используют при нарезании наружных и внутренних резьб.

Метчики, плашки и головки для резьбонарезания

Наибольшее распространение получили ручные инструменты для резьбонарезания. Они могут применяться в промышленности и быту.

Наибольшее распространение получили следующие варианты исполнения:

1. Подобные инструменты применяются для изготовления болтов и шпилек. Подобное изделие представляет собой шайбу круглой формы, внутри которой выступает несколько ребер. Внешняя резьба может формироваться и калиброваться всего за один проход. В продаже встречаются различные варианты исполнения инструментов, при изготовлении применяется закаленная инструментальная сталь.
2. Метчики используются для получения внутренней резьбы. Он также изготавливается при применении закаленной инструментальной стали, которая характеризуется высокой износоустойчивостью. Метчик имеет форму стержня, рабочая часть которого имеет несколько впадин и выступающих граней. За счет этого существенно упрощается процесс резьбонарезания.
3. Специальные головки также могут применяться для проведения рассматриваемой работы. Они могут иметь различные размеры, применяются в паре со специальной державкой.

Метчики

Плашки для нарезания резьбы

Головка для резьбонарезания

Стоимость ручных инструментов невысокая, при этом они характеризуются высокой эффективностью в применении.

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.

Классификация резьб

Виды резьбовых признаков:

1. Направление винтовой линии:
   • правая (подъём её происходит слева направо, а завинчивание болта осуществляют по движению часовой стрелки);
   • левая (завинчивание происходит против движения часовой стрелки).
2. Формы выступа в виде:
   • треугольника,
   • трапеции,
   • неравнобочной трапеции,
   • прямоугольника,
   • полукруга.
3. Внешней поверхности детали (цилиндрической или конусной).
4. Расположения на детали (внутренней или наружной).
5. Число заходов (один, два, три);
6. 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.

Как выкрутить сломанный метчик

Если вы все же нарушили рекомендации и сломали метчик — не отчаивайтесь. Несмотря на то, что высверлить обломанный метчик практически невозможно — его прочность выше прочности обычного сверла, существуют способы спасения ситуации.

Экстрактор. Для метчиков применяется специальный экстрактор с закаленными изогнутыми тонкими шпильками, которые одним концом вводятся в канавки, а другим зажимаются в специальной цилиндрической оправке

Осторожно вращая оправку воротком, можно выкрутить пострадавший инструмент.
Точечная сварка. К обломку приваривается L-образный стержень, за который конструкция и выкручивается пассатижами.
Вытравливание кислотами

Выбирается кислота, сильнее действующая на материал метчика, чем на материал детали. Способ опасный и не рекомендован для применения в домашних мастерских.
Электроискровой способ. На деталь подают минус, а плюсовым электродом контактной сварки аккуратно прикасаются к обломку. В ходе электроискрового разряда он теряет мельчайшие частицы металла в виде раскаленных брызг. Через несколько разрядов, как правило, заклинивание пропадает, и обломок можно выкрутить.

Но самый лучший способ — это вовсе не ломать метчик.

Контроль качества нарезания резьбы

Станочник проверяет первую деталь на соответствие чертежу. Простейшее контрольное приспособление — шаблон. Для ходовых метрических и дюймовых типов резьбы шаблоны сгруппированы в набор. На просвет при наложении на деталь видны несоответствия профиля.

Калибром (в комплекте проходной и непроходной) комплексно оцениваются параметры профиля. Редкие виды специальной резьбы, изготовленные в единичном экземпляре, проверяются по ответной детали.

Создание внутренней и наружной возможно выполнить вручную. Остальные режутся только на станке с использованием резьбонарезного резца необходимого профиля.

Нарезание внутренней резьбы магнитным сверлильным станком

Для нарезания внутренней резьбы магнитным сверлильным станком потребуются такие инструменты, как метчик и резьбонарезной патрон с необходимыми предохранительными головками, которые, как правило, входят в резьбонарезной набор. При отсутствии резьбонарезного набора можно воспользоваться прямым переходником с метчика на Weldon, но в таком случае есть риск поломки инструмента. Также непосредственно перед процессом нарезания, необходимо предварительно просверлить отверстие в детали соответствующего диаметра.

Метчик — это специальный инструмент для нарезания внутренней метрической резьбы в сквозных и глухих отверстиях. Как правило, метчики идут комплектом по две штуки: один черновой — для первичного нарезания резьбы, другой чистовой — для финишной обработки отверстия. Отличие одного метчика от другого в том, что режущая поверхность чернового метчика выражена не так ярко, как чистового.

Важно! Метчики должны быть изготовлены из качественного материала! У дешевого китайского инструмента режущая кромка быстро затупится, нарезать резьбу не получится. Метчик просто застрянет в материале, т.к

сработает механизм защиты в предохранительной вставке. С его извлечением проблем будет намного больше, чем с покупкой нового инструмента.

Какого диаметра брать сверло под отверстие, в котором будем нарезать резьбу?

Подходящий диаметр сверла подбираем в зависимости от диаметра резьбы и ее шага. Рекомендуемые значения диаметров отверстий приведены в конце статьи.

Процесс нарезания резьбы

Для глухой резьбы необходимо включить правое вращение и «утопить» метчик в отверстии, после его остановки — переключить направление вращения на левое и метчик плавно выйдет обратно по своей резьбе. Без реверса такой резьбы выполнить невозможно.

Для сквозной резьбы при правом вращении проходим метчиком насквозь вниз в нужной детали, и потом переключением на левое вращение проходим медленно вверх. Для сквозной резьбы в магнитных сверлильных станках без реверса после прохода метчика, его необходимо будет извлечь вручную, прежде чем продолжить работу.

Рекомендации по процессу нарезания резьбы

Резьбу необходимо выполнять на низких оборотах. При этом нельзя делать резких движений, метчик должен идти очень плавно!

Обязательно следует обильно использовать смазывающую охлаждающую жидкость (концентрат СОЖ) в магнитных сверлильных станках с интегрированной системой ее подачи, или же смазывать извне специальными воском, пастой или пеной.

Нарезание резьбы резцами

На токарно-винторезных станках наиболее широко применяют метод нарезания наружной и внутренней резьб резцами (рис. 4.45). Резьбонарезные резцы бывают стержневые, призматические и круглые; их геометрические параметры не отличаются от геометрических параметров фасонных резцов.Резьбы треугольного профиля нарезают резцами с углом в плане при вершине ε= 60° ± 10′ для метрической резьбы и ε= 55° ± 10′ для дюймовой резьбы. Учитывая погрешности перемещения суппорта, которые могут привести к увеличению угла резьбы, иногда применяют резцы с углом ε = 59°30′. Вершина резца может быть скругленной или с фаской (в соответствии с формой впадины нарезаемой резьбы).

Резьбонарезные резцы оснащают пластинами из быстрорежущей стали и твердых сплавов. Предварительно деталь обтачивают таким образом, чтобы ее наружный диаметр был меньше наружного диаметра нарезаемой резьбы. Для метрической резьбы диаметром до 30 мм эта разница ориентировочно составляет 0,14… 0,28 мм, диаметром до 48 мм — 0,17…0,34 мм, диаметром до 80 мм — 0,2…0,4 мм. Уменьшение диаметра заготовки обусловлено тем, что при нарезании резьбы материал заготовки деформируется и в результате этого наружный диаметр резьбы увеличивается.

Нарезание резьбы в отверстии производят или сразу после сверления (если к точности резьбы не предъявляют высоких требований), или после его растачивания (для точных резьб). Диаметр отверстия (мм) под резьбу

d = d-P,

где d — наружный диаметр резьбы, мм; Р — шаг резьбы, мм.

Диаметр отверстия под резьбу должен быть несколько больше внутреннего диаметра резьбы, так как в процессе нарезания резьбы металл деформируется и в результате этого диаметр отверстия уменьшается. Поэтому результат, полученный по приведенной выше формуле, увеличивают на 0,2…0,4 мм при нарезании резьбы в вязких материалах (стали, латуни и др.) и на 0,1…0,02 мм при нарезании резьбы в хрупких материалах (чугуне, бронзе и др.).

В зависимости от требований чертежа резьба может заканчиваться канавкой для выхода резца. Внутренний диаметр канавки должен быть на 0,1 …0,3 мм меньше внутреннего диаметра резьбы, а ширина канавки (мм)

b=(2…3)P.

В процессе нарезания болтов, шпилек и некоторых других деталей при отводе резца, как правило, образуется сбег резьбы.

Для более удобного и точного нарезания резьбы на торце обрабатываемой детали выполняют уступ длиной 2…3 мм, диаметр которого равен внутреннему диаметру резьбы. По этому уступу определяют последний проход резца, после окончания нарезания резьбы уступ срезают.

Точность резьбы во многом зависит от правильной установки резца относительно линии центров. Для того чтобы установить резец по биссектрисе угла профиля резьбы перпендикулярно к оси обрабатываемой детали, используют шаблон, который устанавливают на ранее обработанной поверхности детали вдоль линии центров станка. Профиль резца совмещают с профилем шаблона и проверяют правильность установки резца по просвету. Резьбонарезные резцы следует устанавливать строго по линии центров станка.

На токарно-винторезных станках резьбу нарезают резцами за несколько проходов. После каждого прохода резец отводят в исходное положение. По нониусу ходового винта поперечного движения подачи суппорта устанавливают требуемую глубину резания и повторяют проход. При нарезании резьбы с шагом до 2 мм подача составляет 0,05…0,2 мм на один проход. Если резьбу нарезать одновременно двумя режущими кромками, то образующаяся при этом стружка спутывается и ухудшает качество поверхности резьбы. Поэтому перед рабочим проходом резец следует смещать на 0,1…0,15 мм поочередно вправо или влево, используя перемещение верхнего суппорта, в результате чего обработка ведется только одной режущей кромкой. Число черновых проходов — 3…6, а чистовых — 3.

Приемы нарезания резьбы резцами

После наладки станка, закрепления обрабатываемой детали, установки и закрепления резца, включают станок и начинают нарезать резьбу, незначительно углубив резец в металл. На поверхности детали получается винтовая риска, шаг которой проверяют линейкой, штангенциркулем или резьбомером. Перед началом следующего прохода резец углубляют по лимбу на требуемую величину.

Нарезать профиль треугольной резьбы резцами можно следующими способами.

Первый способ.

Резец устанавливают перпендикулярно оси детали (рис. 224, а), пользуясь шаблоном, как показано на рис. 219.

Перед каждым новым проходом резец выводят из канавки, перемещая поперечный суппорт на себя. Затем дают станку обратный ход, возвращая продольные салазки суппорта в начальное положение. По возвращении продольных салазок резцу дают поперечное перемещение (рис. 224, б). Отсчет ведут по лимбу винта поперечной подачи. Так повторяют все эти приемы до тех пор, пока резьба не будет нарезана на полную глубину профиля.

Как видно из рис. 224, б, резьба в этом случае нарезается равномерно обеими режущими кромками. При черновом нарезании отделяющиеся толстые стружки мешают друг другу, поэтому возможно заедание резца и получение шероховатой, надорванной 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.

Второй способ. Если шаг нарезаемой резьбы больше 2 мм, резьбу нарезают особым резцом (рис. 225, а). Его устанавливают в верхней части суппорта, повернутой на угол α/2 равный половине угла профиля резьбы, и подают боковым врезанием, перемещая верхнюю часть суппорта под углом к оси детали в направлении, указанном стрелкой. При такой установке резца резание осуществляется в основном левой режущей кромкой (рис. 225, б); правая режущая кромка снимает очень тонкую стружку, поэтому изнашивается медленно.

После каждого прохода резец выводят из канавки, перемещая поперечный суппорт 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 поперечный суппорт в прежнее положение (по лимбу, либо по упору). Углубляют резец перемещением верхней части суппорта по лимбу.

Для получения более точной резьбы окончательное нарезание выполняют по первому способу (см. рис. 224).

Канавки для выхода резьбового резца. При нарезании как наружной, так и внутренней резьбы у деталей с уступами необходимо предусматривать канавки для выхода резца, чтобы предохранить его от поломки (рис. 226 и 227). Глубина канавки должна быть немного больше глубины резьбы, а ширина канавки должна равняться 2—3 шагам резьбы.

Нарезание правой и левой резьб. При нарезании правой резьбы ходовой винт и шпиндель вращаются против часовой стрелки, а суппорт с резцом перемещаются от задней бабки к передней (см. рис. 193, а). При нарезании левой резьбы трензель должен быть установлен так, чтобы ходовой винт вращался в обратном направлении, т. е. по часовой стрелке при обычном направлении вращения шпинделя. При этом суппорт должен перемещаться к задней бабке (см. рис. 193, б), следовательно, нарезание левой резьбы должно начинаться с левого конца детали, т. е. ближайшего к передней бабке.

Охлаждение. Применение смазывающих и охлаждающих жидкостей при нарезании резьбы является обязательным. Обильное охлаждение предохраняет резец от затупления и способствует получению чистых боковых поверхностей резьбы. В качестве охлаждающих жидкостей при нарезании резьбы в стали и латуни рекомендуются эмульсии, сульфофрезол (дает лучшие результаты); чугунные детали можно нарезать всухую или с керосином.