Содержание
В слесарно-сборочных работах, пожалуй, самое распространенное соединение – резьбовое, поэтому каждый слесарь должен не только уметь нарезать резьбу, но также знать, для какого вида соединений предназначен тот или иной ее вид.
Нарезанием называется образование резьбы путем снятия стружки (а также путем пластической деформации – накаткой) на наружных или внутренних поверхностях. Нарезание винтовой резьбы – одна из распространенных слесарных операций. Стержень с наружной резьбой называется болтом, а деталь с внутренней резьбой – гайкой.
Резьбы бывают однозаходные, образованные одной винтовой линией (ниткой), и многозаходные, образованные двумя или более нитками. По направлению винтовой линии резьбы подразделяют на правые и левые.
Шагом резьбыназывают расстояние между двумя одноименными точками соседних профилей резьбы, измеренное параллельно оси резьбы.
Наружный диаметр –наибольшее расстояние между двумя крайними наружными точками, измеренное в направлении, перпендикулярном к оси резьбы.
Внутренний диаметр –наименьшее расстояние между крайними внутренними точками резьбы, измеренное в направлении, перпендикулярном к оси.
По форме профиля резьбы подразделяют на треугольные (универсальные); трапециевидные и прямоугольные, предназначенные для деталей, передающих движение (ходовые винты, винты суппортов станков и пр.); упорные, необходимые в механизмах, которые работают под большим односторонним давлением (например, в прессах); круглые – очень износостойкие независимо от условий эксплуатации, чаще всего используются при монтаже водопроводной арматуры (рис. 48).
Рис. 48. Виды резьбы: а – треугольная; б – трапециевидная; в – прямоугольная; г – упорная; д – круглая; е – правая; ж – левая.
Нарезание резьбы, как, впрочем, и практически любую слесарную операцию, можно осуществлять вручную или механическим способом. Наш дальнейший разговор будет затрагивать преимущественно ручной способ выполнения этой операции.
Нарезание внутренней резьбы предваряется сверлением отверстия и его зенкованием, и очень важно правильно выбрать сверло нужного диаметра. Его приближенно можно определить по формуле:
где d св – необходимый диаметр сверла, мм;
D – наружный диаметр резьбы, мм;
P – шаг нитей резьбы, мм.
Если диаметр сверла выбран неправильно, то не избежать дефектов: при диаметре отверстия больше требуемого резьба не будет иметь полного профиля; при меньшем размере отверстия будет затруднен вход в него метчика, что приведет либо к срыву резьбы, либо к заклиниванию и поломке метчика.
Алгоритм нарезания внутренней резьбы такой:
– разметить заготовку и либо установить ее на верстаке, либо закрепить в тисках;
– просверлить отверстие (сквозное или на нужную глубину) и зенковать его приблизительно на 1 мм зенковкой 90 или 120°;
– очистить отверстие от стружки;
– подобрать черновой метчик нужного диаметра (см. рис. 8, а, б), с нужным шагом и видом резьбы, смазать его рабочую часть маслом и установить его заборной частью в отверстие, проверить его положение относительно оси отверстия с помощью угольника, надеть на квадрат хвостовика вороток и медленно, без рывков вращать метчик по часовой стрелке до врезания его в металл заготовки на несколько ниток;
– дальнейшее вращение метчика должно быть таким: один-два оборота по часовой стрелке, затем 1/2 оборота против часовой стрелки (для дробления стружки). При этом по часовой стрелке метчик вращают с нажимом вниз, а против – свободно;
– нарезание резьбы производить до полного входа рабочей части метчика в отверстие;
– вывернуть черновой метчик из отверстия и продолжить нарезание резьбы средним, а затем чистовым метчиком (чистовой метчик вворачивать в отверстие нужно без воротка. Вороток надевается на его хвостовик уже тогда, когда метчик правильно пройдет по резьбе).
Порядок нарезания резьбы в глухих отверстиях имеет некоторые особенности: во-первых, глубину отверстия под глухую резьбу нужно сверлить на 5–6 ниток резьбы больше, чем это предусмотрено по чертежу; во-вторых, после серии двух-трех рабочих и обратных оборотов метчик следует выворачивать из отверстия и очищать полость отверстия от стружки.
Качество нарезанной резьбы проверяется визуально: чтобы не было задиров, сорванных ниток, а точность резьбы можно проверить с помощью резьбовых калибров-пробок для сквозных отверстий и контрольного болта для глухих.
Главной причиной брака деталей при нарезании внутренней резьбы является поломка метчика в результате неправильного его подбора или несоблюдения техники нарезания. При этом в отверстии остаются осколки метчика. Извлечь их можно несколькими способами.
Во-первых, если осталась выступающая часть метчика, то ее можно захватить плоскогубцами или ручными тисочками и вывернуть из отверстия.
Во-вторых, если выступающая часть отсутствует, то в канавки можно вставить трехштырьковую вилку и, вращая ее против часовой стрелки, выкрутить метчик.
И в первом, и во втором случае, прежде чем приступить к извлечению осколков метчика, в отверстие по канавкам следует залить керосин.
В-третьих, если метчик сделан из углеродистой стали, то деталь (вместе с осколками) нужно нагреть докрасна, медленно охладить, высверлить в обломке отверстие, в которое вкрутить специальный конусообразный метчик с левой резьбой, и осторожно выкрутить осколки сломанного метчика.
В-четвертых, если нагреть деталь не представляется возможным (например, деталь слишком большая), то к сломанному метчику можно приварить электрод или отломанный хвостовик и выкрутить осколки.
В-пятых, имеется химический способ удаления осколков. Если деталь, в которой нарезалась резьба, сделана из алюминиевого сплава, то осколки можно вытравить раствором азотной кислоты: в отверстие через канавки метчика заливают кислоту и опускают туда кусочек железной проволоки (железо в данном случае играет роль катализатора). Через 8–10 минут отработанную кислоту удаляют пипеткой, заливают новую порцию и так до полного разрушения металла метчика, после этого отверстие промывают. Процесс этот довольно длительный, занимает несколько часов, но в этом случае деталь не получает дефектов, и после извлечения осколков она пригодна для дальнейшего использования.
При нарезании наружной резьбы важно выбрать диаметр стержня, на котором и будет производиться нарезание. При неправильном подборе здесь так же, как и в случае с внутренней резьбой, возможны дефекты: диаметр стержня меньше требуемого приводит к тому, что резьба получается неполного профиля; при нарезании резьбы на стержне с диаметром больше необходимого из-за большого давления на зубья плашки возможны либо срыв резьбы, либо поломка зубьев плашки. Чтобы не ошибиться в подборе диаметра стержня, нужно знать простое правило: его диаметр должен быть на 0,1 мм меньше наружного диаметра резьбы.
Порядок нарезания наружной резьбы следующий:
– выбрать заготовку нужного диаметра, закрепить ее в тисках и на конце заготовки, предназначенном для нарезания резьбы, снять фаску шириной 2–3 мм;
– плашку (круглую или раздвижную) закрепить в воротке-плашкодержателе упорными винтами таким образом, чтобы маркировка на плашке находилась на наружной стороне (см. рис. 8, в, г, д, е, ж);
– конец стержня (заготовки) смазать машинным маслом и строго под углом 90° наложить на него плашку (маркировка на плашке должна оказаться снизу);
– с усилием прижимая плашку к заготовке, вращать рукоятку плашкодержателя по часовой стрелке до прорезания резьбы на нужную длину. Вращательные движения осуществлять в таком порядке: один-два оборота – по часовой стрелке, 1/2 оборота – против;
– после нарезания резьбы на нужное расстояние плашку снять с заготовки обратными вращательными движениями.
При нарезании резьбы на трубах, предназначенных для прокладки трубопроводов, порядок вращательных движений плашкодержателя имеет одну особенность. В начале резьбы, как обычно, один-два оборота вперед (по часовой стрелке) и 1/2 оборота назад (против часовой стрелки), а при прорезании последних нескольких ниток обратное вращение производить не следует. Нарезанная таким образом резьба имеет так называемый сбег, то есть последние нитки резьбы прорезаются на меньшую глубину, что способствует лучшему запиранию трубопровода.
Чтобы нарезать резьбу определенной, фиксированной длины, можно действовать двумя способами. Или периодически производить замеры нарезанной резьбы измерительными инструментами, или использовать плашкодержатель с направляющим фланцем и втулкой: плашкодержатель надеть на заготовку до упора плашки, втулку выкрутить на требуемую длину резьбы и закрепить; при вращательных движениях плашкодержателя фланец будет навинчиваться на втулку, увлекая за собой плашку.
Если необходимо нарезать особо точную наружную резьбу на цилиндрической заготовке диаметром от 4 до 42 мм и с шагом от 0,7 до 2 мм, то вместо обычных можно использовать резьбонакатные плашки (рис. 49).
Рис. 49. Резьбонакатная плашка: 1 – корпус; 2 – накатные ролики с резьбой.
Помимо того, что такие плашки дают более чистую резьбу, она получается к тому же и более прочной (волокна металла при такой операции не срезаются, а подвергаются пластической деформации и как бы спрессовываются).
Качество нарезанной наружной резьбы проверяют внешним осмотром на предмет обнаружения сорванных ниток или задиров. Для проверки точности резьбы используют контрольную гайку: она должна навинчиваться без усилий, но не иметь люфта (качания).
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:
- Проходные (универсальные). Их рабочая часть состоит из трех зон. Первая выполняет черновую нарезку, вторая – промежуточную, третья – чистовую.
- Комплектные. Для выполнения полного комплекса работ используют несколько инструментов – для черновой, промежуточной и чистовой нарезки. Комплекты состоят из трех метчиков, реже – из двух (для черновой и чистовой обработки). Для обработки особо прочных металлов используют комплекты с 5 инструментами.
Инструмент изготавливают двух типов: для обработки отверстия вручную или с помощью металлорежущего оборудования.
- Машинно-ручной. Имеет квадратный хвостовик. Работает в комплекте с держателем с двумя ручками – воротком.
- Машинный. Устанавливается в патрон металлообрабатывающих станков различных типов.
Для нарезки резьбы в непроходных и сквозных отверстиях применяют метчики разных конструкций:
- Для непроходных отверстий используют комплектный инструмент без конусного кончика. Работа обычно выполняется воротком.
- В сквозных отверстиях резьбу изготавливают метчиками с конусообразным кончиком. Чаще всего это разновидности инструмента универсального типа.
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:
- Первый шаг – разметка в соответствии с чертежами.
- По отметкам производят кернение остро заточенным керном.
- Сверлят со средним нажимом на невысоких оборотах. Дрель должна находиться под прямым углом к поверхности. Перед началом работ сверло смазывают. Если глубина отверстия большая, то смазывание производят не только перед началом, но и во время работы. Глубина глухого отверстия должна быть несколько больше, чем нарезаемая длина. При отсутствии запаса резьба может получиться неполной.
- Повысить качество результата позволяет обработка зенкером, которая уменьшает конусность и обеспечивает параллельность боковых поверхностей.
- Метчик закрепляют в воротке, кончик его смазывают и вставляют в отверстие строго под прямым углом к поверхности. Делают первый оборот, несильно нажимая сверху на вороток. После первого оборота вперед следует сделать половину оборота назад для удаления стружки. Особую осторожность соблюдают при использовании универсального инструмента – он хрупкий и его легко повредить. Проще работать с комплектными моделями.
Полезные советы
- Чтобы правильно нарезать резьбу в металлах с низкой твердостью и высокой вязкостью, таких как алюминий, сплавы на его основе, медь, баббиты, метчик рекомендуется периодически вынимать для очистки каналов от налипшей стружки.
- При использовании комплектных моделей следует использовать полный набор. Пропуск чернового инструмента не ускоряет, а замедляет нарезание. Такое нарушение технологии приводит к снижению качества результата, а иногда и к выходу метчика из строя.
- Для предотвращения перекоса метчика через 2-3 нити проверяют вертикальность его положения с помощью угольника. Такая предосторожность особенно актуальна для глухих и мелких отверстий.
Процесс необходимо вести с применением жидкостей, предназначенных для смазки и охлаждения:
- в стальных элементах применяют эмульсии, льняное масло, олифу;
- в изделиях из алюминия и его сплавов – керосин;
- при обработке меди – скипидар.
Нарезать резьбу в деталях из чугуна или бронзы можно без применения смазки.
Нарезка внутренней резьбы метчиком – процесс достаточно сложный и требует уже готового отверстия. Если такое отверстие создано в результате литья или штамповки, условия нарезки резьбы считаются достаточно тяжелыми и все регламентируемые допуски в этом случае будут нарушены. Не попадают под эти правила лишь заготовки, изготовленные в процессе литья с использованием давления или по заранее выплавленным формам.
Хорошие возможности нарезать качественную резьбу метчиком обусловлены при выполнении отверстия при помощи сверления либо зенкерования. Размер сверла выбирается в соответствии с ГОСТ 19257-73 и учитывая возможность выдавливания материала и увеличения размера отверстия при обработке. Если для нарезания такой резьбы используют сверлильные станки, целесообразно придерживаться следующих рекомендаций:
- Не стоит сразу пытаться нарезать резьбу в изделиях, прошедших литье или штамповку. Необходима еще подготовка их отверстий к дальнейшей обработке: они предварительно рассверливаются или зенкеруются;
- Чтобы надежно закрепить метчик, лучше воспользоваться самоцентрирующимися, качающимися, плавающими и реверсивными патронами;
- При предварительной подготовке отверстий в них снимается фаска на величину шага резьбы;
- Необходимо, чтобы шпиндель перемещался легко, с хорошо отрегулированным и уравновешенным противовесом;
- Во избежание перегрева инструмента в процессе работы, его необходимо охлаждать и смазывать.
Слесарные работы
Токарные работы
Фрезерные работы
Способы нарезки внутренней резьбы:
- вручную, специальным метчиком;
- автоматически, на токарном станке;
- автоматически, на фрезерном станке.
Когда внутреннюю резьбу собираются нарезать с использованием сверлильного станка, метчик после процесса необходимо именно вывернуть. Существуют отличия при работе, когда отверстие должно быть сквозным либо глухим, с первыми все довольно просто, а со вторыми соблюдаются определенные правила.
Для удаления в глухих отверстиях метчика его необходимо вывинчивать, в связи с чем, лучше использовать станок с реверсом. Если такого механизма нет, метчик крепят при помощи уникального реверсивного патрона, с использованием предохранительного устройства.
Для резки глухой резьбы лучше всего остановиться на машинных метчиках с незначительным забором, это дает возможность ее нарезки почти до упора отверстия. Чтобы не произошла поломка инструмента при упоре в дно, требуется надежный предохранительный патрон. Для пластичных легированных тяжелообрабатываемых сталей и сплавов, тоже используются некоторые «хитрости».
