Виды резьбы по металлу. Виды резьб, применяемые в машиностроении
Из всех видов резьбы рельефная техника является одной из наиболее выразительных. Реалистичные деревянные барельефы, с аккуратной деталировкой, эффектной игрой теней и правильно построенной композицией, способны по-настоящему завораживать. Рельефную технику можно рассматривать как переходную ступень к скульптурной резьбе, по праву считающуюся венцом резного искусства.
В этом материале мы расскажем о базовых принципах рельефной резьбы по дереву. Наши советы будут полезны не только для начинающих резчиков, но и для мастеров уже попробовавших свои силы в этой технике. На примере предложенного проекта вы познакомитесь с основными принципами чистой и аккуратной резки, научитесь правильно моделировать объем, освоите профессиональные секреты, которые помогут подчеркнуть трехмерные качества резной композиции.
В чем отличие рельефной резьбы от других техник?
От плоскорельефной, контурной, геометрической и других видов необъемной резьбы рельефную технику отличает, прежде всего, ее подчеркнутый трехмерный характер. Основная композиция здесь выступает на передний план за счет обрезанного фона, благодаря чему изображение становится более выразительным, с характерным обилием светотеней.
Если основной рисунок композиции возвышается лишь слегка, не более чем на половину от толщины всего изделия, то такую резьбу называют барельефной (а само изделие барельефом). При более высоком и выступающем рельефе резьбу именуют горельефной.
Набор инструментов для новичка
Чтобы научиться резьбе по дереву, вовсе не обязательно обзаводиться арсеналом стамесок, ножей и других резцов, как многие склонны думать. Для освоения базовых навыков рельефной техники будет достаточно нескольких уголковых стамесок (геймусов), например, 10 мм и 6 мм , прямой стамески 12 мм , радиусной (полукруглой) 10 мм , подрезного ножа и небольшого штихеля. Остальные виды стамесок для резьбы по дереву уместно приобретать по мере роста резчицкого мастерства.
Всегда следите за остротой инструмента. Если резец оставляет грубый след и скалывает древесину небольшими щепками, вместо того чтобы легко снимать аккуратные слои – это верный признак того, что стамеска нуждается в заточке. Тупой инструмент портит качество работы, требует больших усилий при резьбе и не дает возможности правильно «почувствовать» стамеску начинающему резчику.
Какое дерево выбрать для рельефной резьбы?
Правильный выбор древесины – залог успеха для мастера, осваивающего тонкости этой техники. Для нужд резчиков оптимально подходят почти все мягкие лиственные породы: осина, ольха, береза, орех и т.д. Но главной древесиной для большинства мастеров, занимающихся не только объемной, но и плоской, плосковыемчатой, геометрической и другими видами резьбы по дереву, является липа.
Липа – мягкая и легкая древесина, с равномерной плотностью, за счет чего особенно хорошо поддается обработке: легко режется, точится и строгается во всех направлениях. Липа почти не коробится и не усыхает, не выделяет дубильных веществ, поэтому считается идеальным сырьем, в том числе, для изготовления посуды. Недостатком липы является ее плохая окрашиваемость в другие цвета.
Отработка навыков рельефной резьбы на примере проекта «Лис»
Как сделать барельефную резьбу на дереве мы пошагово расскажем на примере несложного проекта «Лис». В качестве заготовки рекомендуем использовать спил липы или же обычную дощечку из любой другой мягкой лиственной породы.
Для перевода рисунка на деревянную основу используют копирку, как наиболее простое и эффективное решение. При необходимости, линии копировальной бумаги можно легко стереть, внеся нужные изменения по ходу работы. Во избежание смещения рисунка в процессе переноса зафиксируйте деревянную заготовку или подложите под нее резиновую подложку. Подумайте, где лучше расположить изображение, чтобы композиция выглядела наиболее оживленной и интересной. В нашем случае мы сместим ее от центра к низу (фото 1).
Для вырезания внешнего контура используйте уголковую стамеску #12 (ширина лезвия 10 мм /угол 60° ). Она позволит не только сделать аккуратную обводку основной фигуры, но и сразу удалит значительную часть фона (фото 2).
Техника выполнения реза уголковой стамеской:
- Левой рукой фиксируйте плотно инструмента, а правой толкайте его вперед; правильный хват стамески позволит точно направлять резец, вести аккуратную линию реза и не давать лезвию соскальзывать с контура.
- Намечайте резцом основной контур линий, после прорезайте их до желаемой глубины (в нашем случае 4-5 мм ). Срезая древесину понемногу, вы будете лучше контролировать процесс резьбы и уменьшите риск образования сколов.
- Преодолевая сопротивление древесины, равномерно распределяйте давление на стамеску, достигая гладкой и однородной поверхности.
- Работая стамеской, учитывайте направление волокон древесины, т.к. резец всегда стремится двигаться вдоль твердых годовых колец.
- Не при каких обстоятельствах не направляйте стамеску в свою сторону: режьте от себя или держите инструмент параллельно груди.
- Работайте резцом прямо за карандашными линиями, оставляя их видимыми.
В правильном и аккуратном удалении фона во многом и заключается суть рельефной резьбы по дереву. Освоение этого навыка – ответственная задача для начинающего резчика. Удалить много фона с минимальными усилиями помогают радиусные стамески (полукруглые или отлогие). В нашем случае мы оставим фон композиции в виде широких декоративных канавок (фото 3). При необходимости его можно сделать ровным, используя плоскую стамеску.
Сформировав фон, вернемся к уголковой стамеске и еще раз «на чистовую» пройдемся по контуру основной композиции (фото 4). После подровняем фон (фото 5).
В качестве инструмента для тонкой контурной проработки оптимальны уголковые стамески #15 (ширина лезвия 6 мм /угол 45° ) или #16 (ширина лезвия 6 мм /угол 35° ).
Очертите глаз лисы, сохранив карандашный контур (фото 6). Опуститесь вниз и займитесь проработкой пасти: аккуратно выберите фон вокруг зубов и внутри рта (фото 7). Ориентируйтесь на объемность и законы перспективы в композиции: поскольку передние зубы находятся на переднем плане, они должны быть немного завышены. Проработайте область носа.
Для проработки формы головы используйте радиусную (отлогую) стамеску шириной 10 мм . Начните с ушей: левое ухо на переднем плане сделайте более высоким (фото 8).
Скруглите форму головы (фото 9), сделав плавный переход к морде, которая должна остаться более плоской и без выраженного объема (фото 10).
Работая над конкретными областями, не забывайте периодически оценивать общую композицию: насколько правильно перетекает объемность, как проработана перспектива и пр. Здесь каждая деталь взаимосвязана друг с другом. Рельефная резьба должна восприниматься как целостная композиция, а не коллаж из набора резных элементов.
Для работы над этим элементом используйте церазик – глубокую полукруглую стамеску шириной 5 мм (фото 11). Этот узкий инструмент хорошо подойдет для проработки мелких элементов и создания рельефа листа.
По всему периметру листа сделайте аккуратную подрезку, чтобы он хорошо выделялся из общей композиции и как бы был оторван от фона (фото 12). Очертив основной контур и выбрав фон вокруг листа, приступайте к вырезанию прожилок (фото 13). Закончив формирование рельефа, срежьте штихелем все оставшиеся плоские места (фото 14).
С помощью подрезного ножа создайте глубокую тень над глазом, подведите резцом нижнее веко и придайте глазу округлость (фото 15).
Завершите резцом проработку мелких элементов пасти (фото 16).
Имитация текстуры шерсти – важный навык, который нужно отработать каждому резчику, т.к в будущем вы неоднократно будете сталкиваться с резьбой различных животных. В представленном проекте шерсть лисы создается по самой простой схеме: церазиком 5 мм делаются короткие и неглубокие штрихи (стрелки указывают направление естественного роста шерсти животного) (фото 17).
Для большей натуралистичности можно проработать текстуру шерсти тонким стальным резцом – штихелем. Работайте над текстурой, пока не останется ни одного плоского места.
Чем зачистить резьбу по дереву?
При аккуратной работе самыми остро заточенными резцами почти всегда остаются грубые места и незначительные дефекты, требующие устранения. Для зачистки углубленных мест и подрезки небольших сколов используйте мелкий штихель. Объемные поверхности зачищают наждачной бумагой P150 . Чтобы окончательно убедиться в отсутствии незамеченных мелких дефектов, протрите картину тряпкой, смоченной в уайт-спирите, и еще раз внимательно рассмотрите ее под разными углами. Когда все недостатки зачищены, можно приступать к отделке.
Чем покрыть резьбу по дереву?
Для однотонной отделки используют следующие составы:
Морилка . В плоскорельефной резьбе используют не только для того, чтобы придать древесине более благородный внешний вид. С помощью морилки усиливают контраст определенных участков, они в свою очередь подчеркивают рельеф и объемность композиции. Для достижения такого эффекта достаточно нанести морилку на глубокие участки резьбы, которые должны казаться затененными.
Если вы решили полностью тонировать свою работу, использовать морилку нужно аккуратно, принимая во внимание породу дерева и особенности заготовки на которой вырезана композиция. Под воздействием влаги мелкорельефная резьба может разбухнуть, покоробиться, на ней может образоваться поднятый ворс и прочие дефекты, которые непоправимо испортят внешний вид работы. Распространенным изъяном при морении резьбы является неоднородность тона, особенно часто проявляющаяся в местах склейки брусков.
Метрическая резьба – это винтовая нарезка на наружных или внутренних поверхностях изделий. Форма выступов и впадин, которые ее формируют, представляет собой равнобедренный треугольник. Метрической эту резьбу называют потому, что все ее геометрические параметры измеряются в миллиметрах. Она может наноситься на поверхности как цилиндрической, так и конической формы и использоваться для изготовления крепежных элементов различного назначения. Кроме того, в зависимости от направления подъема витков резьба метрического типа бывает правая или левая. Помимо метрической, как известно, есть и другие типы резьбы – дюймовая, питчевая и др. Отдельную категорию составляет модульная резьба, которую используют для изготовления элементов червячных передач.
Основные параметры и сферы применения
Наиболее распространенной является метрическая резьба, наносимая на наружные и внутренние поверхности цилиндрической формы. Именно она чаще всего используется при изготовлении крепежных элементов различного типа:
- анкерных и обычных болтов;
- гаек;
- шпилек;
- винтов и др.
Детали конической формы, на поверхность которых нанесена резьба метрического типа, требуются в тех случаях, когда создаваемому соединению необходимо придать высокую герметичность. Профиль метрической резьбы, нанесенной на конические поверхности, позволяет формировать плотные соединения даже без использования дополнительных уплотнительных элементов. Именно поэтому она успешно применяется при монтаже трубопроводов, по которым транспортируются различные среды, а также при изготовлении пробок для емкостей, содержащих жидкие и газообразные вещества. Следует иметь в виду, что профиль резьбы метрического типа один и тот же на цилиндрических и на конических поверхностях.
Виды резьб, относящихся к метрическому типу, выделяют по ряду параметров, к которым относятся:
- размеры (диаметр и шаг резьбы);
- направление подъема витков (левая или правая резьба);
- расположение на изделии (внутренняя или наружная резьба).
Есть и дополнительные параметры, в зависимости от которых метрические резьбы разделяются на различные виды.
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.
Таблица значений диаметров метрической резьбы (все параметры указаны в миллиметрах)
Значения диаметров метрической резьбы (мм)
Полная таблица метрических резьб согласно ГОСТ 24705-2004 (все параметры указаны в миллиметрах)
Полная таблица метрических резьб согласно ГОСТ 24705-2004
Основные параметры резьбы метрического типа оговариваются несколькими нормативными документами.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 2004Данный 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 9150Это 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 16093Данный 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.
Стандартизируемым параметрам, указанным в таблицах резьб метрического типа, должны соответствовать размеры резьбы на чертеже будущего изделия. Выбор инструмента, при помощи которого будет выполняться ее нарезка, должен быть обусловлен данными параметрами.
Правила обозначения
Для обозначения поля допуска отдельного диаметра метрической резьбы используется сочетание цифры, которая указывает на класс точности резьбы, и буквы, определяющей основное отклонение. Поле допуска резьбы также должно обозначаться двумя буквенно-цифровыми элементами: на первом месте – поле допуска d2 (средний диаметр), на втором – поле допуска d (наружный диаметр). В том случае, если поля допусков наружного и среднего диаметров совпадают, то в обозначении они не повторяются.
По правилам первым проставляется обозначение резьбы, затем следует обозначение поля допуска. Следует иметь в виду, что шаг резьбы в маркировке не обозначается. Узнать данный параметр можно из специальных таблиц.
В обозначении резьбы также указывается, к какой группе по длине свинчивания она относится. Всего существует три таких группы:
- N – нормальная, которая не указывается в обозначении;
- S – короткая;
- L – длинная.
Буквы S и L, если они необходимы, идут за обозначением поля допуска и отделяются от него длинной горизонтальной чертой.
Обязательно указывается и такой важный параметр, как посадка резьбового соединения. Это дробь, формируемая следующим образом: в числителе проставляется обозначение внутренней резьбы, относящееся к полю ее допуска, а в знаменателе – обозначение поля допуска на резьбу наружного типа.
Поля допусков
Поля допусков на метрический резьбовой элемент могут относиться к одному из трех типов:
- точные (с такими полями допуска выполняется резьба, к точности которой предъявляются высокие требования);
- средние (группа полей допуска для резьбы общего назначения);
- грубые (с такими полями допуска выполняют резьбонарезание на горячекатаных прутках и в глубоких глухих отверстиях).
Поля допусков на резьбы выбираются из специальных таблиц, при этом надо придерживаться следующих рекомендаций:
- в первую очередь выбираются поля допусков, выделенные жирным шрифтом;
- во вторую – поля допусков, значения которых вписаны в таблицу светлым шрифтом;
- в третью – поля допусков, значения которых указаны в круглых скобках;
- в четвертую (для крепежных изделий коммерческого назначения) – поля допусков, значения которых содержатся в квадратных скобках.
В отдельных случаях разрешается использовать поля допусков, образованные отсутствующими в таблицах сочетаниями d2 и d. Допуски и предельные отклонения на резьбу, на которую впоследствии будет наноситься покрытие, учитываются по отношению к размерам резьбового изделия, пока еще не обработанного с помощью такого покрытия.
По назначению различают два типа резьбы а) резьбы крепежные (метрическая, дюймовая, трубная, круглая), б) резьбы для передачи движения, применяемые в винтовых механизмах, или ходовые резьбы (трапецеидальная, упорная, прямоугольная).
Метрическая резьба имеет треугольный профиль с углом 60° при вершине (рис.41 б). Вершины профиля резьбы притуплены по дуге или по прямой, что снижает концентрацию напряжений и исключает возможность повреждения резьбы. Радиальный зазор в резьбе делает ее негерметичной.
Метрические резьбы бывают с крупным и с мелким шагом. Резьбы с крупным шагом имеют основное применение в общем машиностроении, так как они менее чувствительны к износу и погрешностям изготовления. Резьбы с мелким шагом применяют для соединения тонкостенных деталей, а также в резьбовых соединениях, подверженных действию переменных нагрузок.
Резьба с мелким шагом прочней (увеличивается внутренний диаметр резьбы) и надежней от ослабления затяжки (уменьшается угол подъема резьбы) в связи с уменьшением шага.
В условное обозначение однозаходной резьбы входит буква М (метрическая), номинальный диаметр резьбы, значение шага (только для резьбы с мелким шагом), буквы LH (только для левой резьбы).
Дюймовая резьба является крепежной резьбой, она имеет треугольный профиль с углом 55° при вершине. Диаметр резьбы измеряется в дюймах (один дюйм равен 25,4 мм). Применяется дюймовая резьба только при ремонте импортных машин.
Трубная резьба является мелкой дюймовой резьбой с закругленными выступами и впадинами. Отсутствие радиальных зазоров позволяет применять эту резьбу для герметичного соединения деталей трубопроводов.
Круглая резьба (рис. 41 е) имеет профиль, составленный из дуг окружностей. Резьба имеет высокую динамическую прочность и применяется в тяжелых условиях эксплуатации в загрязненной среде, а также в тонкостенных изделиях (цоколи и патроны электрических ламп).
Трапецеидальная резьба (рис. 41 г) является основной в передаче винт-гайка. Ее профиль - равнобочная трапеция с углом 30°, применяется для передачи реверсивного движения под нагрузкой (винтовые механизмы, ходовые винты станков и т.п.).
Упорная резьба (рис. 41 в) имеет профиль в виде неравнобочной трапеции с углом 30°. Применяется при больших односторонних осевых нагрузках (грузовые винты прессов, домкратов и т.д.).
Прямоугольная резьба (рис. 41 д), применявшаяся ранее в винтовых механизмах, в настоящее время не стандартизована и почти вытеснена трапецеидальной резьбой.
В промышленности широко используются разъемные соединения, выполненные с использованием резьбы. Такие соединения называют резьбовыми соединениями.
Резьбовые соединения могут выполняться:
- на резьбе (соединения типа «болт-гайка» или «труба-муфта»);
- крепежными изделиями (болтом, шпилькой, винтом).
Эти соединения используются для крепежа деталей, для обеспечения точного передвижения элементов измерительных систем, а также для соединения труб.
Достоинства и недостатки резьбового соединения
Достоинства:
- многократные сборка и разборка узла;
- надежность;
- простота конструкции;
- технологичность.
Недостатки:
- повышенное напряжение во впадинах резьбы;
- низкая стойкость при вибрационных нагрузках (отвинчивание).
К основным параметрам относятся:
- шаг (расстояние между 2-мя соседними витками резьбы);
- внешний диаметр (диаметр элемента крепежа с учетом выступающего витка резьбы);
- внутренний диаметр;
- величина угла на вершине витков резьбы.
Виды резьбы
Резьбы можно разделить по следующим признакам:
- назначению (крепежная, крепежно-уплотняющая, ходовая или специальная резьба);
- виду профиля (треугольная, трапецеидальная, упорная, прямоугольная или круглая резьба);
- величине шага;
- направлению (правая и левая);
- системе измерения параметров резьбы (метрическая и дюймовая);
- месту расположения на детали (внутренняя и внешняя);
- виду поверхности;
- числу заходов (одноходовая и многоходовая).
Свойства различных видов резьб
Крепежная резьба используется для соединения деталей. Крепежно-уплотняющая резьба используется для таких соединений, в которых важны не только прочность, но и герметичность соединения. Ходовая резьба используется для обеспечения движения одной детали относительно другой. Резьба специального вида используется в часовых механизмах или в окулярах.
Назначение резьбы обычно влияет и на другие характеристики используемой резьбы. Так для крепежа чаще всего используется треугольная метрическая или дюймовая правая однозаходная резьба. При этом параметры метрической резьбы стандартизированы для различных применений. Профиль треугольной резьбы — равносторонний треугольник, вершина которого срезана. Впадины между нитками резьбы притуплены, что требуется для уменьшения напряжений.
Метрическая резьба может иметь крупный шаг или мелкие шаги. В соответствии со стандартом, например, метрическая резьба М20 может иметь крупный шаг размером 2,5 мм и 5 более мелких шагов размерами от 0,5 до 2 мм. Соединение с мелким шагом используется в тех случаях, когда необходимо соединение тонкостенных деталей, а также для обеспечения торможения.
В некоторых случаях для увеличения прочности соединения используется многозаходная резьба. Такой вариант соединения важен в случаях, когда диаметр винта относительно невелик. При использовании многозаходной резьбы ее шаг, высота и внутренний диаметр будет соответствовать однозаходной резьбе, а ход (то есть, перемещение гайки) будет значительно больше. Необходимо учитывать, что технология нарезания многозаходной резьбы сложна, а, следовательно, и стоимость выполнения такой операции довольно велика.
Профиль крепежной дюймовой резьбы — треугольник с углом в 55°. Все параметры дюймовой резьбы задаются в дюймах. Такая резьба используется в изделиях, разработанных в западных странах, а в России используется только при ремонте импортной техники. Однако крепежно-уплотнительные дюймовые резьбы с углами 55° и 60° стандартизированы и используются в трубопроводах.
Профиль трапецеидальной резьбы — трапеция с углами наклона в 30°, а упорной резьбы — трапеция с углами в 30° и 3°. Оба типа резьбы являются ходовыми и используются для передачи движения. Например, трапецеидальная резьба используется для реверсивной передачи в токарных станках, а упорная – для передачи односторонней нагрузки в домкратах и прессах.
Прямоугольная резьба ограниченно используется в передачах движения. Она имеет большой КПД, но малую прочность. Кроме того, при изготовлении такой резьбы возникают технологические трудности.
Круглая резьба используется для водопроводной арматуры, для механизмов, работающих в агрессивной среде. Профиль такой резьбы образуется дугами и прямыми линиями.
Нарезание резьбы
Такая операция производится следующими способами:
- резцами или резцовыми гребенками;
- накатыванием с помощью круглых нарезных плашек;
- фрезерованием;
- шлифованием;
- плашками и метчиками.
Нарезание резьбы резцами выполняется на станке. Такой метод выполнения резьбы используется при необходимости получения точных ходовых винтов или калибров. Производительность такого метода низка, поэтому он используется редко.
Основным методом получения резьбы в промышленности является метод накатывания. При этом деталь зажимается в суппорте станка и прокатывается между роликами, имеющими профиль резьбы. В результате на стержне выдавливается резьбовой профиль.
При фрезеровании резьбы на станках используется гребенчатая фреза. При этом фреза врезается в тело детали и формирует на ней резьбу. Периодически происходит перемещение фрезы на шаг резьбы.
Для получения точной резьбы на коротких деталях (калибрах, резьбовых роликах) используются шлифовальные круги.
Наиболее распространенным методом нарезания резьбы является использование плашек и метчиков. При этом существуют круглые и раздвижные плашки (клупповые).
При нарезании наружной резьбы на станке плашка устанавливается и крепится в специальном приспособлении. При нарезании внутренней резьбы используется комплект машинных метчиков.
Ручное нарезание резьбы
Часто резьбу необходимо нарезать в домашних условиях.
Для того чтобы произвести нарезание внешней резьбы необходимо проделать следующие операции:
- Зажать в тисках стержень для нарезания резьбы. Диаметр стержня должен быть равен внешнему диаметру выбранной резьбы.
- Подобрать плашку и установить ее в плашкодержатель.
- На конце стержня напильником снять фаску и смазать заготовку маслом.
- Аккуратно надеть плашку на конец заготовки.
- Осторожно без перекосов наворачивать плашку на стержень.
- Прогнать плашку до конца резьбы.
Для получения внутренней резьбы надо:
- По таблице выбрать необходимый для данной резьбы диаметр сверла. При отсутствии таблицы диаметр сверла приближенно можно оценить, если вычесть шаг резьбы из ее диаметра. Например, для метрической резьбы М10 шаг составляет 1,5 мм. В этом случае диаметр требуемого сверла равен 8,5 мм.
- Отметить на заготовке керном углубление, зажать деталь в тиски и с помощью дрели просверлить отверстие под резьбу. Дрель должна обязательно находиться под углом в 90° к поверхности детали. Для учета конусности метчика глухое отверстие должно иметь некоторый запас по глубине.
- Установить в патрон дрели зенковку и сделать фаску глубиной не менее 1 мм. Перекос фаски недопустим.
- Вставить хвостовик метчика под номером 1 (отмечен 1-й риской) в вороток и смазать рабочую часть метчика маслом.
- Вращать вороток с метчиком. Для уменьшения нагрузки на инструмент и сброса стружки на каждые 2 оборота вперед делать по одному обороту назад.
- После прогона резьбы метчиком № 1 повторить операцию метчиком № 2, который отмечен двумя рисками и чистовым метчиком № 3 (с тремя рисками).
1 — Метчики. 2 — Плашки. 3 — Воротки
При нарезании резьбы желательно выполнять следующие рекомендации:
- При нарезании внешней резьбы на стержне необходимо обязательно снять фаску, установить плашку без перекосов, смазать заготовку маслом.
- В случае перекоса стержня отрезать испорченный кусок металла и начать нарезание резьбы сначала.
- При нарезании внутренней резьбы отверстие должно быть просверлено перпендикулярным плоскости детали, должна быть выбрана фаска, а черновой метчик смазан маслом.
- При выборе метчиков отдавать предпочтение метчикам из быстрорежущей стали, так как метчики из углеродистой стали могут сломаться.
- Не рекомендуется также при нарезании внутренней резьбы использовать механизацию, так как это также может привести к поломке метчика из-за трудностей при выборе усилия и угла нажима.
- В случае поломки метчика для его извлечения необходимо использовать специальный экстрактор или попытаться обточить торчащий обломок метчика и вывернуть его плоскогубцами. Возможный вариант извлечения – использование азотной кислоты для удаления режущих кромок метчика.
Виды и характеристики резьб.
Классификация и основные признаки резьб:
- единица измерения диаметра (метрическая, дюймовая, модульная, питчевая резьба)
- расположение на поверхности (наружная и внутренняя резьба)
- направление движения винтовой поверхности (правая, левая);
- число заходов (одно- и многозаходная), например двузаходная, трёхзаходная и т. д.;
- профиль (треугольный, трапецеидальный, прямоугольный, круглый и др.);
- образующая поверхность на которой расположена резьба (цилиндрическая резьба и коническая резьба);
- назначение (крепёжная, крепёжно-уплотнительная, ходовая и др.).
Основные параметры резьбы и единицы измерения
Профиль резьбы - это контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ось резьбовой детали. ГОСТ 9150-81 и ГОСТ 8724-81 устанавливают единый номинальный профиль для цилиндрических метрических резьб диаметром до 600 мм, включая резьбы диаметром менее 1 мм. Номинальный профиль резьбы и его элементы показаны на рис. 1. Впадина наружной резьбы (рис. 2) может быть плоскосрезанной или закругленной: R max = 0,144Р , R min = 0,108Р , где R - радиус впадины; Р - шаг резьбы.
Рис. 2. Впадины резьбы болта и гайки.
Резьбы определяются следующими основными параметрами: наружным, средним и внутренним диаметрами; шагом; углом профиля; углом наклона сторон профиля.
Наружный диаметр резьбы d (см. рис. 1) -диаметр цилиндра, описанного относительно вершин наружной резьбы (или впадин внутренней резьбы).
Внутренний диаметр d 1 - диаметр цилиндра, вписанного в вершины внутренней резьбы (или впадины наружной резьбы).
Номинальные значения d и dx для наружной и внутренней резьбы одинаковые.
Средний диаметр d 2 - диаметр воображаемого цилиндра, поверхность которого пересекает витки резьбы таким образом, что ширина витков и ширина впадин равны.
Шаг резьбы Р - расстояние между параллельными сторонами двух рядом лежащих витков резьбы крепежа, измеренное вдоль оси. ГОСТ 8724-81 устанавливает диаметры в диапазоне 0,25...600 мм и шаги 0,075...6 мм. Метрические резьбы могут иметь крупный шаг (при диаметрах 0,25...68 мм) и мелкий шаг (при диаметрах 1...600 мм).
Угол профиля α - угол между боковыми сторонами профиля, измеренный в осевой плоскости. Угол наклона сторон профиля β - угол между стороной профиля и перпендикуляром к оси резьбы. Для резьб с симметричным профилем β = 0,5α . Для резьб с асимметричным профилем, например для упорной или конической, угол наклона каждой стороны определяется независимо.
Высота исходного треугольника Н - высота остроугольного профиля, полученного при продолжении боковых сторон профиля до их пересечения. Рабочая высота профиля Н 1 - высота плоскосрезанного теоретического профиля, равная полуразности наружного и внутреннего диаметров. Для метрических резьб Н = 0,866025×Р , Н 1 = 0,54126×Р .
Ход P h - величина относительного перемещения исходной средней точки по винтовой линии резьбы на угол 360°; P h =P ×n , где n - число заходов.
В действительности высота соприкосновения меньше, так как система допусков предусматривает определенные зазоры, например, по внутренним диаметрам резьбы гайки и болта.
Рабочая высота витка Н 1 - наибольшая высота соприкосновения; наименьшая выcота соприкосновения обозначается Н 1 min . Для резьбы с плоскосрезанным профилем Н 1 и Н 1 min определяют наибольшее и наименьшее перекрытие витков резьбы болта и гайки.
Угол подъёма резьбы (винтовой линии)
Для многозаходных резьб в числителе этой формулы следует подставлять вместо Р произведение n 0 P , где n 0 - число заходов. Длина свинчивания (высота гайки Н ) - длина (высота) соприкосновения поверхностей болта и гайки, измеренная вдоль оси.
Обозначается метрическая резьба буквой M (от англ. metric system, метрическая система мер). Резьба с номинальным диаметром 32 мм с крупным шагом обозначается как М32; резьба с номинальным диаметром 16 мм с мелким шагом – М16x1,5; для обозначения левой резьбы в конце добавляются буквы LH.
Виды резьб:
- с шагом и основными параметрами резьбы в долях метра .
Имеет широкое применение с номинальным диаметром от 1 до 600 мм и шагом от 0,25 до 6 мм. Профиль - равносторонний треугольник (угол при вершине 60°) с теоретической высотой профиля Н=0,866025404Р. Все параметры профиля измеряются в долях метра (миллиметрах).
Стандарты:
- ГОСТ 24705-2004 (ИСО 724:1993) - Резьба метрическая. Основные размеры.
- ГОСТ 9150-2002 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Профиль.
- ГОСТ 8724-2002 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Диаметры и шаги.
- ISO 965-1:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 1. Принципы и основные характеристики.
- ISO 965-2:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 2. Предельные размеры резьб для болтов и гаек общего назначения. Средний класс точности.
- ISO 965-3:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 3. Отклонения для конструкционной резьбы.
- ISO 965-4:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 4. Предельные размеры для наружных винтовых резьб, гальваницированных горячим погружением, для сборки с внутренними винтовыми резьбами, нарезанными метчиком с позиции допуска H или G после гальванизации.
- ISO 965-5:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 5. Предельные размеры для внутренних винтовых резьб винтов для сборки с наружными винтовыми резьбами, гальванизированными горячим погружением, с максимальным размером позиции допуска h до гальванизации.
- ISO 68-1 - Резьбы винтовые ISO общего назначения. Основной профиль. Метрическая резьба.
- ISO 261:1998 - Резьбы метрические ИСО общего назначения. Общий вид.
- ISO 262:1998 - Резьбы ISO метрические общего назначения. Выбранные размеры для винтов, болтов и гаек.
- BS 3643 - ISO metric screw threads.
- DIN 13-12-1988 - Резьбы метрические ИСО основные и прецизионные диаметром от 1 до 300 мм. Выбор диаметров и шагов.
- ANSI B1.13M , ANSI B1.18M - Метрическая резьба М с профилем базирующимся на стандарте ISO 68.
Условное обозначение: буква M (metric), числовое значение номинального диаметра резьбы (d, D на схеме, оно же внешний диаметр резьбы на болте) в миллиметрах, числовое значение шага (для резьбы с мелким шагом) (P на схеме) и буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 16 мм с крупным шагом обозначается как M16; резьба с номинальным диаметром 36 с мелким шагом 1,5 мм - М36х1,5; такая же по диаметру и шагу но левая резьба М36х1,5LH.
Таблица стандартного шага метрических резьб |
|||||||
- все параметры резьбы выражены в дюймах (чаще всего обозначается двойным штрихом, ставящимся сразу за числовым значением, например, 3" = 3 дюйма), шаг резьбы в долях дюйма (дюйм = 2,54 см). Для трубной дюймовой резьбы размер в дюймах характеризует условно просвет в трубе, а наружный диаметр, на самом деле, существенно больше.
Метрическая и дюймовая резьба применяется в резьбовых соединениях и винтовых передачах.
Шаг резьбы измеряется модулем (m). Чтобы получить размер в миллиметрах достаточно модуль умножить на число пи (π).
Питчевая резьба - шаг резьбы измеряется в питчах (p"). Для получения числового значения (в дюймах) достаточно число пи (π) разделить на питч.
Модульная и питчевая резьба применяется при нарезании червяка червячной передачи. Профиль витка модульного червяка может иметь вид архимедовой спирали , эвольвенты окружности , удлинённой или укороченной эвольвенты и трапеции .
- шаг (P) - расстояние между одноимёнными боковыми сторонами профиля, измеряется в долях метра , в долях дюйма или числом ниток на дюйм - это знаменатель обыкновенной дроби, числитель которой является дюймом. Выражается натуральным числом (например; 28, 19, 14, 11);
- наружный диаметр (D, d), диаметр цилиндра, описанного вокруг вершин наружной (d) или впадин внутренней резьбы (D);
- средний диаметр (D 2 , d 2), диаметр цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы таким образом, что её отрезки, образованные при пересечении с канавкой, равны половине номинального шага резьбы;
- внутренний диаметр (D 1 , d 1), диаметр цилиндра, вписанного во впадины наружной (d 1) или вершины внутренней резьбы (D 1);
- ход (P h) величина относительного перемещения исходной средней точки по винтовой линии резьбы на угол 360°
где n - число заходов;
- высота исходного треугольника резьбы (H);
- срез резьбы (с);
- угол конуса конической резьбы (φ);
- угол подъёма резьбы (ψ):
Конусность 1:16 (угол конуса φ=3°34’48"). Предназначена для обеспечения герметичности и стопорения резьбы без применения дополнительных средств. Существует два варианта резьбового конического соединения: коническая наружная резьба с конической внутренней резьбой и коническая наружная резьба с цилиндрической внутренней резьбой.
Стандарт: ГОСТ 25229-82 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая коническая.
Условное обозначение: буквы MK, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 24 мм с шагом 1,5 мм обозначается как MK 24x1,5 .
Цилиндрическая, MJ
Цилиндрическая резьба основана на метрической резьбе (М ) с номинальным диаметром от 1,6 до 200 мм и углом профиля при вершине 60°, предназначена для аэрокосмической техники и других применений требующих высокую усталостную прочность и жаропрочность. Для обеспечения этих свойств впадина резьбы на наружной резьбе имеет увеличенный радиус от 0,15011P до 0,180424P. Внутренняя резьба MJ совместима с внешней резьбой M при совпадении номинального диаметра и шага.
Стандарты:
- ГОСТ 30892-2002 (ИСО 5855-1-99, ИСО 5855-2-99, ИСО 5855-3-99) - Резьба метрическая с профилем MJ. Профиль, диаметры и шаги, допуски
- ISO 5855-1:1999 - Aerospace - MJ threads - Part 1: General requirements
- ISO 5855-2:1999 - Aerospace - MJ threads - Part 2: Limit dimensions for bolts and nuts
- ISO 5855-3:1999 - Aerospace - MJ threads - Part 3: Limit dimensions for fittings for fluid systems
- ANSI/ASME B1.21M-1997 (R2003) - Метрическая резьба. MJ профиль. (англ. Metric Screw Threads - MJ Profile ).
Условное обозначение: буквы MJ, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, поле допуска среднего диаметра и поле допуска диаметра выступов. Например, наружная резьба с номинальным диаметром 6 мм, шагом 1 мм, полем допуска среднего диаметра 4h и полем допуска диаметра выступов 6h обозначается как MJ6x1-4h6h на поверхности вала.
Основная статья: Резьба трубная цилиндрическая, G
Дюймовая резьба основанная на резьбе BSW (British Standard Whitworth) и соответствует резьбе BSP (British standard pipe thread) , имеет четыре значения шагов 28,19,14,11 ниток на дюйм. Угол профиля при вершине 55°, теоретическая высота профиля Н=0,960491Р.
Стандарты: ГОСТ 6357-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная цилиндрическая. ISO R228 , EN 10226 , DIN 259 , BS 2779 , JIS B 0202 .
Условное обозначение: буква G, числовое значение условного прохода трубы в дюймах (inch), класс точности среднего диаметра (А, В), и буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 1 1/8", класс точности А - обозначается как G1 1/8-A. Следует иметь в виду, что номинальный размер резьбы соответствует просвету трубы в дюймах. Наружный диаметр трубы находится в некоторой пропорции с этим размером.
Дюймовая резьба с конусностью 1:16 (угол конуса φ=3°34’48"). Угол профиля при вершине 55°, теоретическая высота профиля Н=0,960491Р.
Стандарты: ГОСТ 6211-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная коническая. ISO R7 , DIN 2999 , BS 21 , JIS B 0203 .
Условное обозначение: буква R для наружной резьбы и Rc для внутренней, числовое значение номинального диаметра резьбы в дюймах (inch), буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 1 1/4" - обозначается как: R1 1/4".
Круглая для санитарно-технической арматуры, Кр
Профиль круглой резьбы образован окружностями, на вершинах и впадинах, соединёнными прямыми с углом профиля при вершине 30°. Резьба применяется для шпинделей, вентилей, смесителей, туалетных и водопроводных кранов.
Стандарт: ГОСТ 13536-68 Резьба круглая для санитарно-технической арматуры. Профиль, основные размеры, допуски.
Условное обозначение круглой резьбы: буквы Кр, номинальный диаметр резьбы, шаг и обозначение стандарта.
Трапецеидальная, Tr
Метрическая резьба с углом профиля при вершине 30°, теоретическая высота профиля Н=0,866Р.
Стандарт: ГОСТ 9484-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная. Профили. ГОСТ 24737-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная однозаходная. Основные размеры. ГОСТ 24738-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная однозаходная. Диаметры и шаги. 24739-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная многозаходная.
Условное обозначение однозаходной резьбы: буква Tr (trapezoidal), числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение поля допуска. Например, однозаходная наружная резьба с номинальным диаметром 50 мм с шагом 8 мм обозначается как Tr50х8-7е; такая же по диаметру и шагу, но левая резьба Tr50х8LH-7е.
Упорная, S
Метрическая резьба с углом наклона боковых сторон профиля 30° и 3°.
Стандарт: ГОСТ 10177-82 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба упорная. Профиль и основные размеры. Условное обозначение резьбы: буква S, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение поля допуска.
Условное обозначение многозаходной резьбы: буква S, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение хода, в скобках Р с числовым значением шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение поля допуска.
Упорная усиленная, S45°
Резьба с углом наклона боковых сторон профиля 45° и 3°, с номинальным диаметром от 80 до 2000 мм.
Условное обозначение резьбы: буква S, значение угла 45°, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение Тт.
Эдисона круглая, E
Применяется для электротехнических изделий, например цоколь ламп накаливания, см. также цоколь Эдисона.
Стандарт: ГОСТ 6042-83 Резьба Эдисона круглая. Профили, размеры и предельные размеры.
Условное обозначение резьбы: Буква E, номер резьбы, если резьба для неметаллических элементов буква N через наклонную черту (/) и номер ГОСТа, например E 27 ГОСТ 6042-83 или E 27/N ГОСТ 6042-83.