Нарезание резьбы на токарных станках

1 Нарезание резьбы на токарном станке – важная информация

При передвижении с подачей (постоянной) вдоль детали, обрабатываемой на токарном агрегате, вершина резца на заготовке прочерчивает винтовую линию. Наклон последней к плоскости, ориентированной перпендикулярно к оси перемещения указанной детали, в среде специалистов именуется углом увеличения винтовой линии. Описанный нами наклон зависит от двух факторов:

• от того, каким образом подается инструмент для резки;
• от частоты, с которой вращается токарный шпиндель.

Под шагом линии, интересующей нас, понимают дистанцию между соседними линиями. Шаг замеряется по оси предназначенного для обработки изделия.

Все существующие резьбы относят к коническим либо цилиндрическим. Первые из озвученных формируются на конических поверхностях, вторые, как вы сами понимаете, – на цилиндрических. Назначение конкретного резьбового соединения находится в зависимости от профиля резьбы. Под ним подразумевают диаметр резьбового контура в плоскости. Чаще всего встречаются резьбы трех вариантов профилей:

• трапецеидального;
• с прямым углом;
• с острым углом.

Нарезание резьбы плашками и метчиками

Для нарезания наружной резьбы на винтах, болтах, шпильках и других деталях применяют плашки. Участок детали, на котором необходимо нарезать резьбу плашкой, предварительно обрабатывают. Диаметр обработанной поверхности должен быть несколько меньше наружного диаметра резьбы. Для метрической резьбы диаметром 6…10 мм эта разница составляет 0,1…0,2 мм, диаметром 11…18 мм — 0,12…0,24 мм, диаметром 20…30 мм — 0,14…0,28 мм. Для образования захода резьбы на торце детали необходимо снять фаску, соответствующую высоте профиля резьбы.

Плашку устанавливают в плашкодержатель (патрон), который закрепляют в пиноли задней бабки или гнезде револьверной головки. Скорость резания v при нарезании резьбы плашками для стальных заготовок 3…4 м/мин, для чугунных — 2…3 м/мин и для латунных — 10… 15 м/мин.

Внутренние метрические резьбы диаметром до 50 мм часто нарезают метчиками. Обычно на токарном станке применяют машинные метчики, что позволяет нарезать резьбу за один проход. Для нарезания резьбы в деталях из твердых и вязких материалов применяют комплекты, состоящие из двух или трех метчиков. В комплекте из двух метчиков первый (черновой) выполняет 75 % всей работы, а второй (чистовой) — доводит резьбу до требуемого размера. В комплекте из трех метчиков первый (черновой) выполняет 60 % всей работы, второй (получистовой) — 30 % и третий (чистовой) — 10 %. Метчики в комплекте различают по заборной части, наибольшую длину имеет заборная часть чернового метчика.

При установке метчика в револьверную головку на его хвостовик надевают и закрепляют винтом кольцо, вместе с которым метчик устанавливают в патрон для плашек и закрепляют, как плашку.

Скорость резания v при нарезании резьбы метчиками для стальных заготовок 5… 12 м/мин, для чугунных, бронзовых и алюминиевых — 6…22 м/мин. Нарезание резьбы производят с охлаждением эмульсией или маслом.

Какими резцами проводят нарезание резьбы

На токарном агрегате можно проводить операции нарезания — как по наружной, так и по внутренней поверхности. При этом применяют разные типы режущих элементов. Их можно разделить на три основные группы:

• Стержневые;
• Призматические;
• Круглые.

К первой группе относится инструмент самого простого типа. По конструкции это рабочая головка на стержне разного сечения и формы. Форма профиля соответствует головке. Некоторые модели резцов стержневых имеют твердосплавные напайки на рабочих гранях. Это увеличивает ресурс последних, которые менее подвергаются истиранию рабочей поверхности, и, как следствие, не так часто затачиваются.

Резьбовые резцы

Призматического типа приспособлениями проводят обработку заготовок только с внешней стороны. По сравнению с предыдущей группой они могут справляться с более обширными поверхностями, их можно затачивать большее число раз. В  токарном станке элемент закрепляют при помощи держателя «ласточкин хвост».

Круглыми элементами для нарезания можно выполнять внутренние и наружные резьбы. Ими удобнее работать, нежели призматическими, они более универсальны – имеют широкую область применения. Хорошо поддаются переточке в большом количестве раз. Крепят резцы в держателе в отверстие торца. Призматические и круглые элементы относят к фасонному инструменту для токарного оборудования.

Правила работы

Процесс нарезки внутренней резьбы на трубах с помощью станка производится по следующему алгоритму:

1. Заготовка своими руками устанавливается в тисках зажимного устройства, рукоятка «зажим» до предела проворачивается, и изделие плотно закрепляется.
2. Для того чтобы обеспечить минимальный ход зажимных трубок заготовка размещается с торцевой стороны зажима.
3. Рукоятка с обозначением «вперед» поворачивается и суппорт с установленной трубой направляется к резцу.
4. После того, как труба будет захвачена плашками резца, нарезание резьбы будет производиться за счет самозатягивания, так как она будет постепенно ввинчиваться в головку.

Проводя нарезание резьбы, также следует обратить внимание на ряд технологических моментов. Так, например, при повороте рукоятки в положение, обозначающееся как «разжим», зажимное устройство тисков разжимается, и готовое изделие можно снимать

Нарезка внутренней резьбы

В случае необходимости раскрыть плашки резака можно своими руками воспользовавшись рукояткой.

Для обеспечения накатки резьбы тиски несильно затягиваются при помощи клина. Накатка будет проходить успешно в том случае, если труба, которая была зажата в тисках, будет обладать небольшим люфтом.

Некоторая свобода перемещения заготовки в тисках станка обеспечит необходимое самоцентрирование относительно резца.

Таким образом, в процессе вращения шпинделя по часовой стрелке резец будет погружаться в трубу, и формировать внутреннюю резьбу

Важно помнить о том, что перед началом накатки трубу необходимо тщательно очистить от следов грязи и окалин

Некоторые станки для выполнения накатки могут использовать специальную резьбонакатную плашку. Она представлена в виде цилиндра с диаметром в 80-90 мм со сквозным отверстием в центре корпуса.

После того, как накатка резьбы будет завершена, шпендель начнет вращаться в обратную сторону и резец выйдет из трубы. Далее тиски разжимаются, и готовая труба с резьбой вынимается.

Стоит отметить, что накатка выполняется в полуавтоматическом режиме, для этого используются кнопочные переключатели.

Контроль резьбы

При создании внутренней резьбы в трубе с помощью токарного станка, ее шаг измеряется с помощью резьбовых шаблонов. Такой шаблон представлен в виде пластины, на которой имеются специальные резцы.

Резцы отмечены шагом резьбы, который обозначается на лицевой плоскости шаблона. Есть наборы шаблонов, которыми замеряется как метрическая, так и дюймовая резьба. Такие шаблоны могут измерять только параметр шага резьбы.

Чтобы оценить точность выполненной внутри трубы резьбы применяются различные резьбовые калибры. Эти калибры могут быть проходными.

Проходные калибры сочетают в себе полноценный профиль резьбы и считаются прототипом будущего внутреннего соединения трубы.

Непроходные калибры способны контролировать значение среднего диаметра резьбы, и оснащены укороченным профилем. Перед тем, как произвести контрольные измерения все детали тщательным образом очищаются от металлической стружки и грязи.

Пластины резца с механическим креплением

Калибры нужно прикладывать крайне аккуратно, чтобы не допустить появления на их поверхности царапин и потертостей. С целью замера внутренних, наружных и средних диаметров шага внутреннего соединения используется резьбовой микрометр.

Его шпиндель оснащен рядом посадочных отверстий. В них вставляются комплекты со сменными вставками, они полностью соответствуют элементам резьбы, которые необходимо измерить.

Для того чтобы удобно проводить такие измерения микрометр закрепляется на стойке, после чего производится настройка с ориентировкой на шаблон или эталон.

Правила безопасности при работе

С целью предотвращения несчастных случаев во время работы с трубонарезным станком нужно неукоснительно соблюдать следующие требования:

• если производится нарезка резьбы в длинной трубе, то один ее конец должен ложиться на специально предназначенную для этого стойку;
• провода электропитания должны быть надежно заизолированы и находится в защитной трубке;
• рубильник подачи питания располагается в специальной защитной коробке;
• все части станка, которые при работе вращаются, следует огородить;
• как электродвигатель, так и рубильник после установки станка заземляются.

Также стоит отметить, что при нарезке резьбы в трубах на станке устанавливается защитное стекло, которое будет предохранять глаза оператора от вылетающей стружки.

Способы изготовления

Важно знать, как нарезать трапецеидальную резьбу, чтобы избежать неисправностей во время ее эксплуатации. Трапециевидная резьба легко изготавливается в промышленных масштабах

Ее методика изготовления имеет сходства с производством резьбы прямоугольной формы. Существуют следующие способы нарезания:

С применения 1 резца

Перед проведением данной процедуры важно подготовить обрабатываемую заготовку под нарезание: произвести измерение ее длины и ширины при помощи линейки или штангенциркуля. Изделие располагается на столе токарного станка

В заготовке нужно проточить канаву, в которую будет входить режущий инструмент. Во время приложения резца стоит проверить правильность его местоположения, расположив параллельно оси резьбы. После завершения подготовительных работ можно включать станок. Во время обработки режущая кромка инструмента совершает поступательные движение, образуя резьбу на профиле детали. Важно после завершения рабочего процесса сравнить обработанную деталь с шаблонном. Их профили должны совпадать. Из-за неточности режущего инструмента могут возникнуть незначительные погрешности.
Использование 3 резцов. Перед осуществлением процедуры также производятся подготовительные работы: налаживание токарного станка, расчет размерных параметров изделия и настройка 3 резцов. Режущие инструменты прикладываются к впадинам заготовки и проверяются на предмет надежности крепления. В соответствии с диаметром и углом подъема изделия резцы для нарезания могут быть установлены параллельно сторонам винтовой канавки и противоположно оси резьбы. 3 резца выполняют поступательные движения, формируя окончательный профиль. Проверка точности обработки осуществляется посредством сравнения получившейся детали с шаблоном.

При создании винтовых конструкций используется иной способ нарезания. При помощи резца проделывается неполная канавка. После этого необходимо выбрать режущий инструмент меньшего размера и увеличить длину канавки до внутреннего диаметра. Завершение процедуры проводится профильным резцом. Проверка результата обработки производится при помощи номинальных и предельных калибров.

Во время проведения нарезания важно соблюдать основные правила техники безопасности во время работы с режущими приспособлениями и токарными станками:

Работу с инструментами должен осуществлять специалист, соответствующий инструктаж.
Человек Работник обязан иметь специальную униформу, состоящую из производственного халата, защитных очков с прозрачными линзами, головного убора, ботинок и перчаток. Спецодежда должна быть отремонтированной и чистой

Перед работой с инструментами важно убедиться, что костюм полностью застегнут и плотно прилегает к телу.
На рабочем месте нельзя располагать посторонние предметы.
Перед проведением заточки важно проверить состояние токарного станка. На нем должны присутствовать механизмы для отвода производственного мусора, трубки и шланги для охлаждения, щитков для отражения эмульсии

Проверку токарного станка следует проводить на холостом ходу, оценивая работоспособность его основных комплектующих.
На патроне токарного станка не должны присутствовать стружка или инородные предметы.
Во время проведения обработки важно проверять прочность крепления режущих инструментов и местоположение заготовки.
Нельзя закреплять заготовку весом больше 16 кг и производить замеры во время ее вращения.
Нужно своевременно удалять производственный мусор при помощи специальных стружкоотводов.
Для нарезания деталей из вязких металлов применяются специальные режущие инструменты с заточкой.
Во время обработки заготовок запрещается облокачиваться на станок, смазывать детали, поддерживать изделие руками, избавляться от стружки при помощи струи воздуха.
При токарных работа необходимо применять люнеты, если обработка осуществляется на высокой скорости.
Важно следить за отводом СОЖ из токарного станка.
Нельзя отходить от станка во время его эксплуатации.

При пожарах на производстве необходимо выключить станковое оборудование, отойти на безопасное расстояние и оповестить компетентные органы. Соблюдение техники безопасности снизит риск возникновения чрезвычайных ситуаций.

Оборудование для нарезания резьбы

Револьверные станки, ЧПУ токарно-фрезерные (обрабатывающий центр) обеспечивают режимы резания, при которых профилирование без переходов укладывается в 1 цикл обработки.

Револьверная оснастка после установки на универсальный токарный станок не требует повторной установки инструмента в начальной позиции для многопроходного завершения операции. Используются многорезцовые резьбонарезные головки.

Токарно-фрезерный станок B8D

По завершении операции гребёнки разводятся, возвращаются в исходное положение без контакта с деталью. Используются тангенциальные, радиальные, круглые. Последние чаще вследствие простоты обслуживания и пригодности к переточкам.

Нарезание червяков и винтов большой протяжённости ведётся резцовыми головками, способными вести внутреннюю и внешнюю нарезку. Призматические гребёнки с заходным конусом на револьверном станке применяются для внутренней нарезки.

Кроме универсальных токарно-винторезных, револьверных, обрабатывающих центров применяются резьбонакатные станки, гайконарезные автоматы, ЧПУ для нарезки винтовых поверхностей большой глубины и площади методом вихревого фрезерования.

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.

Нарезание резьбы при помощи токарного станка

На токарном оборудовании для нарезания резьбы можно применять любой инструмент: метчики, плашки, резцы, специальные режущие головки, а также метод накатки. Если работают резцом, то процесс имеет следующий вид:

1. Заготовку закрепляют в токарном станке, резец — в держателе.
2. При вращении детали режущую головку перемещают вдоль ее оси, вычерчивая на теле заготовки винтовую линию.

Полученная резьба характеризуется углом подъема винтовой линии, который зависит от быстроты вращения детали и скорости перемещения режущего элемента по прямой линии. Шаг резьбы зависит от размера кромки для нарезания.

Нарезание многозаходных резьб

Нарезание многозаходной резьбы любого профиля начинают так, как если бы требовалось нарезать однозаходную резьбу с шагом, равным длине хода. Нарезав одну винтовую канавку на полный профиль, отводят резец обратно (на себя) и, дав ходовому винту обратный ход, возвращают суппорт в начальное положение. После этого при неподвижном ходовом, а, следовательно, и неподвижном резце поворачивают деталь на такую часть окружности, сколько заходов имеет резьба, т. е. при двухзаходной — на половину оборота, при трехзаходной — на третьи т.д.

Весьма просто нарезается многозаходная резьба при помощи поводкового патрона с несколькими пазами; количество пазов должно равняться количеству заходов винта или быть кратным этому количеству (Рис. 7,а).

Рис.7. Поводковые патроны.

а

— с пазами;б — со специальной планшайбой

После нарезания каждого хода деталь снимают с центров и ставят вновь на них так, чтобы хомутик попал в следующий паз поводкового патрона, затем нарезают следующий ход.

Большое распространение имеет метод нарезания многозаходных при помощи специальной планшайбы (рис. 7, б)

с двумя дисками; один из этих дисков может поворачиваться относительно и» на различные углы в зависимости от числа заходов резьбы. На цилиндрической поверхности вращающегося диска нанесены деления, при помощи которых один диск устанавливается относительно другого на определенный угол.

На токарных станках, имеющих передачу к ходовому винту через сменные зубчатые колеса (рис. 8), многозаходные резьбы можно нарезать при помощи промежуточного колeca 1 и колеса 2,

сцепляемогос ним на гитаре. На колесе1 имеется метка, после чего гитара расцепляется, а шпиндель поворачивается на угол, соответствующий количеству зубьев колеса и количеству заходов нарезаемой резьбы.

Рис.8.

Многозаходную резьбу можно нарезать при помощи многорезцовых державок в которых резцы отстоят друг относительно друга на опрелделенном расстоянии.

Рис. 9. Схема нарезания резьбы вращающимися резцами (вихревой метод нарезания резьбы): О

—Ох расстояние между осями вращения

детали и резца.

Деталь, на которой должна быть нарезана резьба, закрепляется в центрах или патронеи и медленно вращается. В специальной головке, установленной на суппорте станка (рис. 9, а), закрепляется резец с пластинкой из твердого сплава. Головка, вращающаяся от специального привода, расположенаэксцентрично относительно оси нарезаемой детали. Таким образом, при вращении головки резец, закрепленный в ней, описывает окружность, диаметр которой больше диаметра детали. Периодически(один раз за каждый оборот головки) резец соприкасается с деталью по дуге и за каждой оборот головки прорезает серповидную канавку, имеющую профиль резьбы. За каждый оборот вращающейся детали при перемещении вращающейсяголовки вдоль оси детали на величину шага резьбы на детали, будет образовываться один виток резьбы. При нарезании резьбы головку повертывают относительно оси детали на величину угла подъема винтовой линии резьбы.

Нарезание резьбы плашками и самораскрывающимися резьбонарезными головками

Основной недостаток всех типов плашек — это необходимость свинчивания их по окончании нарезания, что вызывает значительную затрату времени и снижает производительность, а также ухудшает качество резьбы.

Рис. 10. Схемы нарезания резьбы:

а

— круглой плашкой; б — резьбонарезной головкой

Нарезание резьбы самораскрывающимися резьбонарезными головками (рис. 10,6), применяемыми на автоматах, револьверных и болторезных станках, значительно производительнее (в 3—4 раза), чем нарезание плашками (рис. 10,а),

так как благодаря автоматическому раскрыванию обратного свинчивания их не требуется. Резьбонарезные головки нормализованной конструкции изготавливаются серийным порядком с тангенциальным и радиальным расположением плашек, а также с круглыми плашками.