Нарезание резьбы на токарном станке

Нарезание резьбы с помощью токарного станка обладает неоспоримым преимуществом: пропускная способность сервисного центра, на котором практикуется эта услуга, возрастает в 10 и более раз. Станок к тому же допускает на порядок меньше ошибок, чем рабочий.

Заготовки для резьбы используются в виде цилиндров и конусных (конических) составляющих. В свою очередь, резьба нарезается в виде наружной винтовой (спиральной) канавки или как внутренняя. Строение резьбового стыка определяется её профилем. На практике применяется несколько профильных типов:

• треугольный;
• прямоугольный;
• трапецеидальный;
• упирающий;
• закруглённый.

В свою очередь, резьбовые канавки изготавливаются в один или несколько заходов. В первом случае спиральная канавка представлена в единственном исполнении: только её витки примыкают друг к другу, другие (сопутствующие) не используются. Шаг резьбы – расстояние между центральными кромками (углублениями) соседних по отношению друг к другу витков. Ход резьбовой канавки определяется при умножении резьбового шага на число витков или заходов нескольких канавок (если используется не одна, а больше).

Определившись с типажом резьбового соединения, выбирают соответствующие резцы. Такой инструмент представляет собой сочетание хвостовика и рабочей части. Уровень качества винтовой нарезки определяется исполнением данных составляющих. Хвостовик обладает в основном квадратным или правильным многогранным поперечным разрезом, что обеспечивает его центровку. Без хвостовика закрепить резак в зажимном патроне затруднительно. Рабочая часть нарезает винтовую канавку. Она включает в себя режущие плоскости и острые кромки. Угол заточки резца определяется сплавом, из которого выполнена деталь. В основном нарезают стальные и цветнометаллические детали. Выбрав тип резака, приступают к технологическому процессу.

Передвигаясь по оси вращения, резак оставляет за собой винтовую канавку на заготовке. Одной из её главных характеристик является угол подъёма (возрастания). Угол между воображаемой осью, проходящей через винтовую канавку, и плоскостью, перпендикулярной оси вращения заготовки, вычисляется в соответствии со значением подачи резака и частотой оборотов привода (редуктора). Величина шага резьбы замеряется при движении по оси нарезаемой заготовки.

В итоге резчик-исполнитель получит ту нарезку, которую заказывал клиент. При нарезании нескольких канавок (заходов) все они располагаются в виде равномерных спиральных углублений. Пример нарезки многозаходной резьбы – ПЭТ бутылки и соответствующие им полиэтиленовые крышки, например, для подсолнечного масла. Отличие крышек для бутылок от шпилек и гаек в том, что в первом случае резьба короткая, не содержит более одного витка.

Ход резьбы при однозаходной канавке эквивалентен её шагу, а у многозаходной резьбы он зависит от количества согласованных, но независимых витков. Изготовление резцов для одно- и многозаходной резьбы регламентировано нормативами ГОСТа 18876-1973. Этот же ГОСТ предписывает нарезку метрической, а не дюймовой резьбы. Согласно этим нормам, резцы выпускают в виде призматических, стержневых и круглых резаков.

Наружная резьба режется с помощью отогнутого резака, а внутренняя – посредством спрямлённых и выгнутых резаков, закрепляемых в рабочей оправе. Верхушка резака идентична профилю винтовой канавки, которую она оставляет за собой. Призматические резаки подразделяются на одно- и многопрофильные.

Данное исполнение, в свою очередь, учитывает следующие параметры. Передний угол резака определяется параметрами материала, из которого сработана деталь. Значение угла равно от 0 до 250 градусов. Когда канавка выполняется посредством станочного оборудования на деталях из простых средне- или низкоуглеродистых стальных сплавов, угол спереди равен нулю. Чем больше сталь насыщена легирующими присадками, тем больший угол выбирается, но, как правило, он не может быть больше 100 градусов.

Повышение ударной вязкости стального сплава вынуждает повысить, увеличение твёрдости и хрупкости, наоборот, уменьшить это значение. Если оставить угол для хрупких сплавов заметно большим нуля, то на детали появятся сколы и трещины. Недопустимо использовать резак, хоть немного отличающийся по профилю режущих кромок от той канавки, которая вам понадобится в дальнейшем.

Углы сзади и с боков резака берутся такими, чтобы режущие зубцы и выступы не стирались о внутренности только что полученной винтовой канавки. Несмотря на то, что в качестве рабочего материала применяется победит или быстрорежущая сталь особой твёрдости, стирание режущих острых кромок постепенно приведёт к их подтуплению, и резак окажется испорченным.

Значения этих углов выставляют с обеих сторон по одной и той же величине. В случае, когда угол подъёма, от которого зависит исправное состояние резьбы, выбран менее 4 градусов, то заднебоковые углы следует выставить на значение от 3 до 50. При угле, который больше 4 градусов, эти же соответствующие ему углы остановятся на величине от 6 до 8 градусов.

Внутреннюю резьбовую канавку прорезают в заранее просверленных сквозь деталь отверстиях. Альтернативный вариант получения отверстий – растачивание. Детали, сработанные из стали, дорабатываются на станке с твердосплавными вставками, изготовленными на основе сталей Т15К6, Т14К8, Т15К6 или Т30К4. В случае нарезки резьбы на чугунной заготовке используют другие твердосплавные резаки: из сплавов ВК4, В2К, ВК6М и ВК3М.

Метчики и плашки – это гаечного и винтового типа инструменты, внутренняя поверхность с резьбой у которых поделена на секторы, равноудалённые от центральной оси инструмента. Соседние секции отстоят друг от друга на одном и том же расстоянии. Токарный станок предусматривает в основном нарезание метрической резьбы. Сами резаки также не отличаются большим значением диаметра заготовок, на которые они рассчитаны. В случае применения резаков, рассчитанных на машинный, а не ручной ход, сеанс нарезки осуществляется в один приём.

Отличие машинных метчиков от простых ручных заключается в наличии на них забирающей и калибровочной рабочих зон. Когда при нарезке резьбы применяются обычные резаки, то без наличия дополняющих процесс инструментов мастеру не обойтись. В этом случае первый инструмент режет резьбу начерно, справляясь с 60 процентами нагрузки, второй же доводит это выполнение до 90%, последний завершает нарезание канавок.

Сочетание это может измениться: черновая нарезка проводится на три четверти всего объёма работ (нагрузки), завершающая – на последнюю четверть. У чернового резака забирающая зона заметно длиннее, чем у чистового.

Для плашек диаметр заготовки отличается лишь на небольшие значения от идеального:

• 0,14-0,28 мм – для будущей резьбы диаметром в 20-30 мм;
• 0,12-0,24 мм – для диаметра заготовки с резьбой, равной 11-18 мм;
• 0,1-0,2 мм – для заготовок диаметром в 6-10 мм.

Плашки устанавливаются в специальный держатель, расположенный в патроне шпиндельного привода агрегата. Скорость работы при этом составит:

• 10-15 м в минуту – для цветмета;
• 2-3 м в минуту – для чугуна;
• 3-4 м в минуту – для стальных деталей.

Для беспрепятственной посадки плашки на заготовку конец нарезаемой шпильки подтачивается на высоту не более чем в один виток будущей резьбы. Подточка должна быть равномерной со всех сторон, в идеале это также делается на токарном станке.

Нарезка резьбы с помощью резьбонарезной головки производится значительно реже, чем с использованием плашек и метчиков. Тип резьбовой канавки значения не имеет. Рабочей зоной головки является гребенчатая составляющая. Призмовидные гребёнки используются преимущественно для нарезки внутренней резьбы, наружная же канавка режется радиальным, скруглённым или тангенциальным инструментом. В основе принципа действия лежит расхождение рабочих компонентов на обратном ходу. Благодаря этой особенности контакт с прорезанной канавкой полностью исключён. Гребёночные принадлежности для прорезания внутренней резьбовой канавки сработаны в виде элемента, содержащего проходной конус. Прорезая наружную резьбу, используют гребёночные компоненты округлого исполнения, являющиеся простыми в исполнении элементами.

Округлые гребёнки допускают переобточку с целью приведения их характеристик к первоначальным значениям, от которых они могли отклониться при повторяющихся циклах работ. При нарезке резьбы с помощью токарного станка, используя в качестве заготовок червячные или винтовые элементы, заметно большие по длине, чем изначально предусматривалось, мастер устанавливает резьбонарезные комплектующие на суппортовой установке токарного механизма, что даёт ему возможность выйти на выполнение заказов большего объёма.

При накатке резьбы на токарном станке, вне зависимости от того, левая она или правая, а также при использовании станкового агрегата ЧПУ используется шаблонное средство, благодаря которому удаётся поставить этот процесс на широкий поток. Плоская составляющая шаблонного компонента задаёт шаг резьбовой канавки. Чтобы получить наиболее полный контроль над нарезкой, применяются калиброванные компоненты проходного и непроходного типов. Первые предполагают профиль со стандартной протяжённостью, вторые – укороченный, позволяющий удостовериться в соответствии среднего диаметра обрабатываемой детали. Если с ними обращаться неаккуратно, то небрежная работа приведёт к образованию дефектов на шершавой поверхности.

После сеанса обработки детали (арматуры, трубной заготовки) проверьте диаметр при помощи резьбового микрометра. Настраивать этот инструмент следует по эталонному образцу для обеспечения точности проверки. Прежде чем проверить, соответствует ли резьба заявленному диаметру, очистите только что прочерченную инструментом канавку от стружки и грязи.

О том, как нарезать резьбу на токарном станке, смотрите в следующем видео.