Трапецеидальная резьба

Ходовые резьбы

В некоторых случаях предназначение рассматриваемой поверхности заключается в не креплении деталей, а обеспечении плавного хода в определенном диапазоне. К особенностям подобных изделий можно отнести следующие моменты:

1. Профиль имеет форму, которая обеспечивает плавный ход. Для этого создается поверхность с наименьшим количеством углов.
2. Как правило, рабочая часть длинная, в начале и в конце есть ограничители хода.
3. Применяемый материал при создании заготовки должен обладать высокой износостойкостью.

Встречаются подобные изделия сегодня крайне редко, так как их надежность и срок службы относительно невысокие.

Особенности многозаходной резьбы

Чтобы наделить винт прочностными характеристиками и увеличить его ход используют многозаходную трапецеидальную резьбу. В данном случае все параметры, такие как высота резьбы, ее диаметр — абсолютно одинаковые, с однозаходовым видом. Единственным отличием является количество ходов на один шаг. Например, трехзаходовые виды резьб имеют ход втрое больше их шага. Все это можно наблюдать на рисунках.

Приведем пример, чтобы данный вид стал понятным каждому человеку. Все используют обычные крышки для консервирования овощей и фруктов. Для их открытия необходимо приложить минимум усилий. При использовании цилиндров больших диаметров попасть в пазы одноходовой резьбы гораздо сложнее. Именно поэтому используют многоходовые.

Такой вид резьбы можно определить визуально, достаточно посмотреть на рисунок.

Видно, сколько именно витков идут от начала винта. Многоходовые резьбы изготовляются по сложным технологиям, а соответственно и дороже стоят.

Особенности нарезания наружной резьбы

Резьба представляет собой различной геометрической формы канавки, нарезаемые специальными инструментами – плашками, резьбовыми фрезами, метчиками и шлифовальными кругами. Резьбу наносят как ручным способом, так и с помощью токарного станка и резца.

• способ нарезки плашкой и метчиком

Метчик – винт с прямолинейными и винтовыми канавками, предназначен для нарезания внутренней резьбы. Ручной способ нарезки требует 3 метчика: черновой, для нанесения первоначальной резьбы, средний и чистовой. Машинный способ нарезки осуществляется на токарных и фрезерных станках. Плашки по своей форме и виду схожи с гайкой, на внутренне части инструмента расположены режущие зубцы конической формы, для нарезания внешней резьбы. По форме различают – круглые, квадратные и шестигранные. По устройству – цельные, разрезные и раздвижные. Для беспрепятственного прохождения плашки по детали необходимо снять фаску.

• метод токарной обработки

На производстве резьба нарезается с помощью токарного станка и специального инструмента – резьбового резца. Для каждого изделия устанавливается индивидуальный показатель винтового шага, определяется он путем замера расстояния между соседними витками. Деталь помещается в токарный станок, в момент вращения заготовки резец перемещается по все оси, создавая винтовую поверхность. Резьбовые резцы по особенностям конструкции подразделяются на: призматические, стержневые и круглые/дисковые. Используемый профиль резьбы – треугольный, прямоугольный, трапецеидальный, упорный и круглой геометрической формы.

Виды резьбомеров и их особенности

В силу того, что существует два основных вида резьбы — дюймовая и метрическая, то не сложно догадаться, что инструменты для ее определения бывают двух типов:

• Метрический — предназначен исключительно для работы с заготовками, имеющие метрическую резьбу. Прибором выполняется измерение шага и профиля нарезки, диаметр которой составляет от 1 до 600 миллиметров. В конструкции инструмента присутствует до 20 гребенок, которые представляют собой стальные пластины с зубьями. При помощи этих пластин можно определить шаг нарезки от 0,4 до 7 мм. Называется такой прибор метрическим резьбомером, так как с его помощью осуществляется определение шага и профиля уже имеющейся на заготовках метрической резьбы. Приборы позволяют оценить правильность изготовления таких креплений, как гайки, болты, шпильки и т.п. Отличаются метрические приборы простой конструкцией изготовления, высокой прочностью, а также соответствующей маркировкой на корпусе в виде «М60». Сфера применения инструмента — машиностроение, приборостроение и т.п.

• Дюймовый — предназначен только для работы с дюймовыми типами нарезок. Применяется прибор в сфере радиоэлектроники, авиастроении, сантехнике, а также при производстве различных станков. В наборе дюймового резьбомера присутствует 17 пластин с соответствующими зубьями, которые отличаются от метрического прибора углом расположения. Самая маленькая гребенка оснащена 28 витками, а самая большая имеет 4 грани. Определение шага осуществляется по количеству нитей на 1 дюйм. Отличительная особенность дюймового инструмента в том, что на корпусе присутствует маркировка в виде «Д55». В домашнем хозяйстве дюймовые резьбомеры применяются при работе с сантехническими приборами

• Трапецеидальный — специальный прибор, предназначенный для работы с трапецеидальными типами нарезок. Другое название этого прибора Т-резьбомер

• Универсальные — приборы, на которых присутствуют пластины для калибровки дюймовой и метрической резьбы. Такие приборы позволяют одновременно работать с разными типами нарезок, что особенно актуально в слесарном деле

Когда известно, какие виды резьбомеров бывают, остается разобраться в вопросе их правильного применения. Если не знаете, как пользоваться резьбомером, тогда разберемся в порядке определения шага резьбы детально.

Как самостоятельно измерить шаг резьбы?

Иногда возникает необходимость измерения шага резьбы у имеющихся резьбовых соединений. Приходится использовать самые разные приспособления для выполнения подобной операции со специальным приспособлением и без резьбомера. Способов узнать значение шага несколько, освоить их несложно.
Здесь показаны способы измерений шага резьбы:

Использование линейки

1. Нужно взять линейку.
2. Положить болт (винт).
3. Померить расстояние между пятью (десятью) витками.
4. Разделить на количество канавок.
5. Полученный результат нужно округлить до ближайшего стандартного.

Если для наружных резьб подобный способ подходит, то для внутренних может оказаться сложным вставить линейку внутрь отверстия. Поэтому приходится предпринять дополнительные действия.

Пластилиновый слепок

1. Из пластилина (воска, парафина, стеарина) нужно скатать колбаску, которая будет соответствовать отверстию.
2. Охладить заготовку. При наличии холодильника задача упрощается. Если нет, то на некоторое время оставить в тени, чтобы заготовка приобрела твердость.
3. Ввернуть колбаску в резьбу. Стараться сильно не согревать дыханием и пальцами.
4. Вывернуть наружу. Теперь на руках появилось «зеркальное» отражение резьбы. Остается измерить стержень так, как описано выше.

Использование бумаги

Бывает так, что сама резьба довольно загрязнена. Поэтому разглядеть, сколько витков, сложно. Поэтому используют метод «бумаги».

1. Небольшой фрагмент бумажки берется в руки.
2. По резьбе проводится так, словно заворачивается или отворачивается предмет.
3. На листе остаётся оттиск.
4. Нужно посчитать количество витков и замерить расстояние штангенциркулем или линейкой.

Использование резьбомера

В специализированных магазинах можно приобрести резьбомер. Количество измерительных пластин у этого устройства может быть различным. Чем больше, тем удобнее использовать резьбомер.

Остается только прислонять разные пластинки, подбирая наиболее подходящий образец.

Пример определения размера шага резьбы резьбомером

Когда возникает вопрос о том, какая нужна или имеется резьба, начинать желательно с производителя. Если США и Великобритания, то можно предполагать наличие дюймовых резьб. Для отечественных европейских и китайских изделий используют метрические резьбы.

Применение резцов

При нарезании резьбы резцом, используются следующие типы этого инструмента:

1. Круглые. Устанавливаются в отверстие торца держателя. Относятся к фасонному типу резцов. Используются для внутренней и внешней обработки заготовок.

2. Стержневые. Головки выполняются различной формы и сечения, расположены на стержне. Для повышения ресурса инструмента, некоторые модели на рабочих гранях имеют напайки из твердых сплавов.

3. Призматические. Установка на токарный станок выполняется посредством держателя “ласточкин хвост”. Подвергаются большему количеству заточек, чем круглые варианты, подходят для обработки деталей исключительно с внешней стороны.

Наружную резьбовую поверхность можно нарезать на станке и прямыми, и отогнутыми разновидностями инструмента, смонтированными в оправку, а внутреннюю – изогнутыми и прямыми. При изготовлении резцов используется быстрорежущая сталь. Подробные характеристики стандартизированы, а вместе со схемами и чертежами указаны в ГОСТ 18876-73.

Профиль резьбы соответствует конфигурации вершины резца, которая, в свою очередь, может быть скругленной формы, либо же иметь фаску. В зависимости от материала заготовки подбирается передний угол инструмента (0-25 градусов). Так, для твердых и хрупких деталей этот параметр меньше, чем для изготовленных из вязких и цветных металлов. Существуют подробные схемы выбора угла резания под большинство материалов. Прежде чем нарезать внутреннюю резьбу на станке, необходимо выполнить сверление отверстия или его дополнительную расточку.

При нарезании резьбы на конической и цилиндрической заготовке из стали используются резцы с твердосплавными пластинами Т15К6, Т30К4, Т14К8, Т15К6. В случае работы с чугунными деталями, применяются инструменты из сплавов ВКЗМ, В2К, ВК6М, ВК4.

Технология использования токарных резцов:

• Резец закрепляется в резцедержателе, а обрабатываемая деталь – в центрах или патроне станка.
• Резец перемещается вдоль оси вращения заготовки, прочерчивая винтообразную линию. Оба движения строго согласуются между собой. Иными словами, за один оборот детали резец сдвигается на расчетный шаг будущей резьбы.
• Суппорт приводится в движения от шпинделя через коробку передач и ходовой винт. При этом передаточное соотношение должно равняться соотношению шага ходового винта к шагу нарезаемой резьбы.
• Подача резца выполняется по одной из схем: параллельно образующей резьбы (контактирует лишь режущая кромка), перпендикулярно оси вращения заготовки (контактирует весь профиль).
• Для формирования на станке резьбы с крупным шагом, заготовка предварительно обрабатывается прорезным резцом. Его угол профиля на 5-10° отличается от угла профиля резьбы.
• Производительность труда при работе с токарными станками невысокая, так как много времени уходит на обратный ход резца и его установку на размер.
• Работа требует повышенного внимания и выполняется исключительно специалистом с высокой квалификацией.

Читать также: Инструменты для изготовления ножей

Виды

На сегодняшний день на современном рынке технических устройств, комплектующих и аксессуаров можно найти большое количество разнообразных видов ходовых передач в форме трапеции.

Например, в зависимости от ваших потребностей и желаний вы сможете приобрести трапецеидальные элементы с механической обработкой или без нее. Кроме того, многие компании-производители осуществляют механическую обработку деталей по индивидуальным заказам покупателей.

Так, необработанные разновидности также часто называют катаными. Они могут обладать различным классом точности, самым популярным из которых является показатель С8.

Обработанные детали более широко представлены на рынке, они могут обладать самыми разными размерами.

Трапецеидальная резьба – свойства и способы нарезания

Наиболее широкое применение нашли трапецеидальная резьба и прямоугольная резьба, они применяются при изготовлении разнообразных винтов, например ходовых винтов металлорежущих станков, винтов прессов и различных подъемных устройств, а также червячных передачах.

Если прямоугольная резьба имеет профиль в виде прямоугольника, то трапецеидальная резьба имеет вид равнобокой трапеции. Данная резьба может иметь угол профиля, который равен 15,24,30 и 40 градусам. Во время работы винта возникают естественные силы трения, которые вызваны наличием смазки, шероховатостью поверхности, материалов, из которых изготовлены детали, а также величины угла профиля. Если у прямоугольной резьбы, у которой угол профиля равен нулю, будет меньший коэффициент трения, то трапецеидальная резьба выигрывает в том, что у нее радиальные зазоры могут определяться посадкой по среднему диаметру, в то время как у прямоугольной они определяются по наружному или внутреннему диаметру.

Если проводить сравнение указанных резьб с точки зрения сложности выполнения, то трапециевидная резьба проще в изготовлении, поэтому и применяется намного чаще. Наиболее часто она изготавливается с углом профиля в 30 °.

Трапецеидальная резьба имеет технологический процесс нарезания практически сходный с изготовлением прямоугольной. Возникают некоторые особенности нарезания, которые зависят от размера чистоты поверхности и ее точности.

Существует несколько методов нарезания указанного вида резьбы.

Нарезание резьбы одним резцом:

• проводится замер заготовки и проточка канавки для выхода резца;
• в соответствии с существующим шаблоном, проводится заточка чистового резца;
• проводится точная установка резца и его закрепление, при этом он должен находиться на линии центров и быть параллельным оси нарезаемой резьбы;
• наладка станка и подача резца для нарезания профиля резьбы;
• проводится проверка полученного профиля с помощью шаблона, а также среднего диаметра резьбы.

Нарезание резьбы тремя резцами:

• проводится подготовка заготовки;
• затачиваются три резца – прорезной прямой, прорезной узкий и профильный;
• проводится установка прорезных резцов и надежное их закрепление. В зависимости от угла подъема, они располагаются либо перпендикулярно к сторонам винтовой канавки, либо параллельно оси резьбы и должны находиться на высоте линии центров.

На некоторых производствах получил распространение следующий способ, при помощи которого изготавливаются винты с трапецеидальной резьбой:

• производится наладка оборудования для выполнения данной операции;
• проводится прорезка канавки до половины необходимой глубины при помощи прорезного резца;
• применяя узкий прорезной резец, проводится дальнейшее прорезание канавки до размера внутреннего диаметра;
• используя профильный резец, проводится окончательное нарезание трапецеидальной резьбы;
• выполняется проверка выполненной работы, для чего применяют резьбовой калибр и шаблон.

Таким образом, мы рассмотрели основные способы выполнения данного вида резьбы. Теперь рассмотрим подробно, как практически выполняются работы по нарезанию трапецеидальной резьбы:

1. Необходимо подготовить заготовку для проведения указанного вида работ.
2. Следуя схеме обработки, необходимо провести заточку профильного чернового, канавочного и чистового резцов.
3. Провести все необходимые наладки оборудования для выполнения данного вида работ.
4. При помощи первого профильного резца на 85% глубины нарезать трапецеидальную канавку.
5. Провести обработку дна канавки канавочным резцом.
6. Провести окончательное нарезание и зачистку боковых сторон полученного профиля.
7. Проверить при помощи шаблона и калибра качество выполненной работы.

Как видите, все достаточно понятно и легко реализуемо.

Использование

Надо сказать о том, что трапецеидальные винты – это элементы, которые используются в самых разных сферах человеческой деятельности. Осуществление многих процессов без них невозможно. Например, трапецеидальные винты используются в таких механизмах и устройствах, как 3D-принтеры, фрезерные и токарные станки, в числовом программном управлении и многих других сферах. Кроме того, они являются неотъемлемыми элементами в таких аппаратах, работа которых непосредственно сопряжена с небольшими скоростями вращательного движения.

Если говорить более обобщенно, то трапецеидальные винты – это детали, без которых невозможно осуществление трапецеидальной резьбы. Данная технология активно применяется в процессе подачи движений на токарных станках, для перемещения подъемных устройств и изделий на сборочных контейнерах, а также для движения конструкций пресса в вертикальном направлении.

Если говорить о других сферах человеческой деятельности, которые просто не могут существовать и развиваться без трапецеидальной резьбы (соответственно, без трапецеидальных винтов), то к ним можно отнести автомобилестроение, паровозостроение и другие производственные области машиностроения.

ДОПУСКИ

Числовые значения допусков
диаметров наружной и внутренней резьбы должны соответствовать указанным в табл.
3 –
5.

Таблица 3

Допуски диаметров d и D₁

Таблица 4

Допуски диаметров d₂
и D₂

Таблица 5

Допуски диаметра d₃

Геометрические параметры

Рассмотрим геометрические параметры, которые характеризуют основные элементы резьбы метрического типа.

Номинальный диаметр резьбы обозначается буквами D и d. При этом под буквой D понимают номинальный диаметр наружной резьбы, а под буквой d – аналогичный параметр внутренней.
Средний диаметр резьбы в зависимости от ее наружного или внутреннего расположения обозначается буквами D2 и d2.
Внутренний диаметр резьбы в зависимости от ее наружного или внутреннего расположения имеет обозначения D1 и d1.
Внутренний диаметр болта используется для расчета напряжений, создаваемых в структуре такого крепежного изделия.
Шаг резьбы характеризует расстояние между вершинами или впадинами соседних резьбовых витков. Для резьбового элемента одного и того же диаметра различают основной шаг, а также шаг резьбы с уменьшенными геометрическими параметрами

Для обозначения этой важной характеристики используют букву P.
Ход резьбы представляет собой расстояние между вершинами или впадинами соседних витков, сформированных одной винтовой поверхностью. Ход резьбы, которая создана одной винтовой поверхностью (однозаходная), равен ее шагу

Кроме того, значение, которому соответствует ход резьбы, характеризует величину линейного перемещения резьбового элемента, совершаемого им за один оборот.
Такой параметр, как высота треугольника, который формирует профиль резьбовых элементов, обозначается буквой H.

Геометрические параметры основного профиля метрической резьбы

Значения диаметров метрической резьбы (мм)

Полная таблица метрических резьб согласно ГОСТ 24705-2004

ГОСТ 8724

Этот стандарт содержит требования к параметрам шага резьбы и ее диаметра. ГОСТ 8724, действующая редакция которого вступила в силу в 2004 году, является аналогом международного стандарта ISO 261-98. Требования последнего распространяются на метрические резьбы диаметром от 1 до 300 мм. По сравнению с этим документом, ГОСТ 8724 действует для более широкого диапазона диаметров (0,25–600 мм). В настоящий момент актуальна редакция ГОСТа 8724 2002, вступившего в действие в 2004 году вместо ГОСТа 8724 81. Следует иметь в виду, что ГОСТ 8724 регламентирует отдельные параметры метрической резьбы, требования к которой оговаривают и другие стандарты резьб. Удобство использования ГОСТа 8724 2002 (как и других подобных документов) состоит в том, что вся информация в нем содержится в таблицах, в которые включены метрические резьбы с диаметрами, находящимися в вышеуказанном интервале. Требованиям данного стандарта должна соответствовать как левая, так и правая резьба метрического типа.

ГОСТ 24705 2004

Данный стандарт оговаривает, какие должна иметь резьба метрическая основные размеры. ГОСТ 24705 2004 распространяется на все резьбы, требования к которым регламентируются ГОСТом 8724 2002, а также ГОСТом 9150 2002.

ГОСТ 9150

Это нормативный документ, в котором оговорены требования к профилю метрической резьбы. ГОСТ 9150, в частности, содержит данные о том, каким геометрическим параметрам должен соответствовать основной резьбовой профиль различных типоразмеров. Требования ГОСТа 9150, разработанного в 2002 году, как и двух предыдущих стандартов, распространяются на метрические резьбы, витки которых поднимаются слева вверх (правого типа), и на те, винтовая линия которых поднимается влево (левого типа). Положения данного нормативного документа тесно перекликаются с требованиями, которые приводит ГОСТ 16093 (а также ГОСТы 24705 и 8724).

ГОСТ 16093

Данный стандарт оговаривает требования к допускам на метрическую резьбу. Кроме того, ГОСТ 16093 предписывает, как должно осуществляться обозначение резьбы метрического типа. ГОСТ 16093 в последней редакции, которая вступила в действие в 2005 году, включает в себя положения международных стандартов ISO 965-1 и ISO 965-3. Под требования такого нормативного документа, как ГОСТ 16093, подпадает как левая, так и правая резьба.

Технология нарезания внутренней резьбы

Как уже говорилось выше, перед началом работы надо просверлить отверстие, диаметр которого должен точно подходить под резьбу определенного размера. Следует иметь в виду: если диаметры отверстий, предназначенных под нарезание метрической резьбы, выбраны неверно, это может привести не только к ее некачественному выполнению, но и к поломке метчика.

Учитывая тот факт, что метчик, формируя резьбовые канавки, не только срезает металл, но и продавливает его, диаметр сверла для выполнения резьбы должен быть несколько меньше, чем ее номинальный диаметр. Например, сверло под выполнение резьбы М3 должно иметь диаметр 2,5 мм, под М4 – 3,3 мм, для М5 следует выбирать сверло диаметром 4,2 мм, под резьбу М6 – 5 мм, М8 – 6,7 мм, М10 – 8,5 мм, а для М12 – 10,2.

Таблица 1. Основные диаметры отверстий под метрическую резьбу

Все диаметры сверл под резьбу ГОСТ приводит в специальных таблицах. В таких таблицах указаны диаметры сверл под выполнение резьбы как со стандартным, так и с уменьшенным шагом, при этом следует иметь в виду, что для этих целей сверлятся отверстия разных диаметров. Кроме того, если резьба нарезается в изделиях из хрупких металлов (таких, например, как чугун), диаметр сверла под резьбу, полученный из таблицы, необходимо уменьшить на одну десятую миллиметра.

Диаметры сверл под метрическую резьбу можно рассчитать самостоятельно. От диаметра резьбы, которую требуется нарезать, необходимо вычесть значение ее шага. Сам шаг резьбы, размер которого используется при выполнении таких вычислений, можно узнать из специальных таблиц соответствия. Для того чтобы определить, какого диаметра отверстие необходимо выполнить с помощью сверла в том случае, если для резьбонарезания будет использоваться трехзаходный метчик, надо воспользоваться следующей формулой:

Д о = Д м х 0,8,

где:

Д о

– это диаметр отверстия, которое надо выполнить с помощью сверла,

Д м

– диаметр метчика, которым будет обрабатываться просверленный элемент.

Прочность крепления деталей между собой обеспечивается за счет ввинчивания носителя внешней резьбы во внутреннюю второго изделия

Важно, чтобы параметры их были выдержаны в соответствии со стандартами, тогда такое соединение не нарушится в ходе эксплуатации и обеспечит необходимую герметичность. Потому существуют нормы выполнения резьбы и отдельных ее элементов

Перед нарезкой внутри детали выполняют отверстие под резьбу, диаметр которого не должен превышать ее внутренний. Выполняется это с помощью сверл по металлу, габариты которых приведены в справочных таблицах.