Как нарезать резьбу на токарном станке резцом: видео, количество оборотов, размерность

Конструкция токарного станка позволяет нарезать внутреннюю и наружную резьбу. Для этого создано множество разновидностей резцов, относящихся к трем большим группам:

  • призматические;
  • круглые;
  • стержневые.

Стержневые — самый простой тип инструмента для нарезки. Это стержень (любой формы сечения) с рабочей головкой. Профиль определяется формой головки. Одна из разновидностей стержневых резцов — с припаянными твердосплавными рабочими гранями. Они более устойчивы к стиранию и не требуют частых заточек. Круглые и призматические относятся к фасонной категории.

Призматические режут только внешнюю сторону. По сравнению со стержневыми способны работать с большими поверхностями. Резец удерживается в держателе «ласточкиным хвостом». Способны к большему количеству переточек, чем стержневые.

Круглые выполняют наружную и внутреннюю резьбу. Они удобнее режут и имеют больший спектр применения, нежели призматические. Их можно перетачивать большее количество раз. В держателе устанавливаются относительно торца и отверстия.

Методы получения

Существует два основных метода для получения резьбы. Они делятся на нарезание и накатывание. Также различные методы используются для внутренней и наружной резьбы.

К примеру, для наружной, необходимо воспользоваться разными плашками, резцами, резьбовыми фрезами и гребенками, либо роликами на резьбонакатных автоматах.

При выборе одного или другого метода, нужно учитывать желаемый профиль резьбы, характер материала, необходимый объем и точность.

Оборудование для нарезания резьбы

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

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

Токарно-фрезерный станок B8D

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

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

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

Нарезание резьбы резьбонарезными головками

Резьбонарезные винторезные головки применяют для нарезания наружной и внутренней резьбы на токарных, токарно-револьверных станках и на токарных автоматах.

С помощью хвостовика резьбонарезная головка устанавливается в пиноли задней бабки или в револьверной головке станка. В винторезных головках применяют радиальные, тангенциальные и круглые гребенки. В конце нарезания резьбы гребенки автоматически расходятся и при обратном ходе не соприкасаются с резьбой.

При нарезании наружной резьбы большое распространение получили головки с круглыми гребенками, так как они просты по конструкции, позволяют осуществлять много переточек и обладают большей стойкостью, чем радиальные и тангенциальные гребенки. Устройство и принцип работы существующих винторезных головок имеют незначительные различия.

Внутреннюю резьбу чаще нарезают резьбонарезными головками с призматическими гребенками, режущие кромки которых располагаются на одном диаметре и имеют заходный конус. Число гребенок в комплекте зависит от размера головки. Гребенки смещены в комплекте одна относительно другой в соответствии с углом подъема винтовой линии нарезаемой резьбы.

При нарезании длинных винтов и червяков для повышения производительности применяют резцовые головки, которые устанавливают на суппорте станка. Эти головки оснащают обыкновенными и чашечными резцами и используют при нарезании наружных и внутренних резьб.

Принцип нарезки резьбы на токарном станке

К вращающейся заготовке, закрепленной в шпинделе, подводится инструмент. Инструмент врезается в заготовку и перемещается вдоль неё с одинаковой скоростью. Вершина инструмента оставляет на заготовке линию в виде спирали, называемую винтовой.

У резьбы выделяют такие параметры:

  • Расположение. Резьба может находиться на внутренней и наружной поверхности.
  • Направление. Выделяют левые и правые резьбы. Изделие с правой резьбой закручивается по часовой стрелке, это направление более распространено.
  • Шаг. Представляет собой расстояние между одинаковыми точками соседних винтовых линий, измеренное вдоль центральной оси заготовки. Регулируется отношением скорости перемещения инструмента к скорости вращения заготовки.
  • Наклон винтовой линии. Это понятие связано с шагом. Определяется относительно перпендикулярной плоскости к оси заготовки. Тангенс угла наклона равен шагу, разделенному на произведение π и внешнего диаметра заготовки.
  • Тип опорной поверхности. Выделяют цилиндрические и конические резьбы.
  • Профиль. Представляет собой контур резьбы в продольном сечении. В зависимости от профиля резьбы делят на треугольные, прямоугольные и трапециевидные.
  • Количество резьбовых линий. По этому параметру резьбы можно разделить на однозаходные и многозаходные. Количество заходов видно на торцах резьбы, в зависимости от этого параметра различается расстояние, которое проходит вкручиваемая или накручиваемая деталь за один оборот.

Нарезание резьбы при помощи резцов

Наиболее широкое применение имеет нарезание резьбы специальным резьбовым резцом. Профиль режущей кромки резца определяет профиль резьбы. Режущая кромка выполняется из твердых и быстрорежущих сплавов.

Предварительная подготовка детали перед нарезанием наружной резьбы заключается в её обточке до диаметра, который меньше диаметра резьбы на 1/40-1/12. Во время нарезания резьбы происходит деформация металла, и наружный диаметр резьбы возрастает. Аналогичная подготовка, только в противоположную сторону, производится для нарезания внутренней резьбы. В этом случае обрабатывается отверстие диаметром, большее на 0,2-0,4 мм при работе с вязкими материалами, такими как сталь, титан, бронза, и на 0,1-0,02 мм при обработке хрупких материалов: бронзы, чугуна, высокопрочной стали.

Нарезание резьбы при помощи резцов выполняется в несколько проходов. После одного прохода резец перемещается в исходное положение. Нарезание резьбы производится только одной режущей кромкой инструмента, одновременное использование двух кромок приводит к снижению качества поверхности. Количество черновых и чистовых проходов определяется материалом заготовки, резцом, высотой резьбы, требованиями к чистоте поверхности резьбы.

Нарезание резьбы при помощи плашек и метчиков

Плашка предназначается для нарезания наружной резьбы, а метчик — для внутренней. Предварительная обработка поверхностей также выполняется с учетом деформации металла. Недостатком этого способа создания резьбы выступает ограничение диаметра. Плашками нарезают резьбу диаметром до 30 мм, а метчиками до 50 мм.

На токарно-винторезных станках плашка устанавливается в патроне, закрепляемом в пиноли задней бабки. Скорость резания стальных заготовок составляет 3-4 м/мин, чугунных 2-3 м/мин, мягких медных сплавов 10-15 м/мин.

Метчик во многих случаях позволяет выполнить резьбу за один проход. Для твердых материалов применяются комплекты из 2-3 инструментов. Черновой метчик удаляет 75% металла, чистовой выполняет доводку. Скорость резки стали составляет 5-12 м/мин, чугуна — 6-22 м/мин. При нарезке резьбы подается СОЖ.

Нарезание резьбы при помощи резьбонарезных головок

Для получения резьбы на револьверных станках и токарных автоматах используются резьбонарезные головки. Они представляют собой достаточно сложные устройства по сравнению с резцами, метчиком и плашкой.

Головки для нарезания наружной резьбы представляют собой полый цилиндр, в котором находятся гребенки — элементы с режущей поверхностью. После рабочего прохода гребенки раскрываются, и во время обратного хода не касаются резьбы.

Читайте также  Распиновка usb на материнской плате

Головки, предназначенные для формирования внутренней резьбы, имеют противоположное строение. Они выполнены в виде вала, в передней части которого находятся гребенки. Их число зависит от диаметра головки. Режущая кромка гребенок обладает заходным конусом, который упрощает начало нарезки резьбы. Настройка гребенок на диаметр производится при помощи резьбового калибра или эталонной детали.

Инструмент для нарезания резьб

Плашка. На наружной поверхности резьба нарезается плашками. Их изготавливают в виде гайки. Для получения режущих элементов и отвода стружки в них просверлены отверстия. С каждой стороны плашка имеет режущие элементы, образующие заборный конус (угол 20⁰–30⁰). В средней части расположена калибрующая зона.

Плашку фиксируют в воротке при помощи винтов. Нужно после каждого оборота плашки поворачивать её назад на треть окружности. Это нужно для очистки отверстий от стружки и получения качественной резьбовой поверхности.

Метчик. Метчик используют для нарезания внутренней резьбы. Он имеет режущие кромки, получаемые при изготовлении продольных или винтовых канавок. Канавки формируют передние поверхности на зубьях. Рабочая зона метчика образует заборный и калибрующий участки. Заборный участок ещё называют режущим. Он конической формы и врезание происходит постепенно.

Различают ручные, машинные и гаечные метчики. Ручные метчики изготавливают одинарными и в комплекте: для чернового и чистового проходов при нарезании резьб. Комплект состоит и из 3 метчиков. Номер его указывают количеством круговых рисок на хвостовике (1 — черновой, 2 — получистовой, 3 — чистовой).

Наибольшая заборная часть у чернового метчика. Хвостовик у метчиков изготавливают в виде квадрата, чтобы передавать рабочее усилие воротком. Метчики подразделяют для нарезки резьб в сквозных и глухих отверстиях. Гаечные метчики изготавливают с прямым или изогнутым хвостовиком.

Резец. Резьба нарезается вершиной резца, закреплённого в суппорте, при перемещении его относительно вращающейся заготовки. При этом шаг резьбы, образуемый резцом, равен расстоянию между вершинами соседних выступов по оси детали.

Резцы для нарезки резьб конструктивно выполняют:

  • цельными (изготавливают из быстрорежущей стали или твердого сплава);
  • с напаянными пластинами из твердого сплава (ГОСТ 18885–73);
  • сборными с мехкреплением СМП (сменных многогранных пластин).

Резьбовой резец с напайной или сменной многогранной пластиной (СМП) должен иметь углы заточки, обеспечивающие получение соответствующего профиля на резьбе. Такие резцы используют для нарезания метрической и трапецеидальной резьбы.

Резцы с СМП используют на токарно-фрезерных станках с ЧПУ, которые могут обеспечить необходимые режимы резания и получение готовой детали за один цикл обработки (обрабатывающие центра).

Для обеспечения качества резьбы при её нарезании обязательно применяют СОЖ (эмульсию, сульфофрезол и другие).

Марки быстрорежущей стали для резцов: Р6М5К5, Р6М5, Р9М4К8, Р9К5, Р12Ф3, Р9М4К8.

Нарезание резьбы с использованием токарного оборудования

При нарезании резьбы на заготовке, установленной на токарном станке, с помощью резца такой процесс выглядит следующим образом: инструмент, перемещающийся вдоль оси вращающейся детали (движение подачи), своей заостренной вершиной прочерчивает на ее поверхности линию винтового типа. Характерным параметром винтовой линии, формируемой резцом на поверхности заготовки, является угол ее подъема или увеличения. Величина данного угла, измеряемого между касательной, расположенной к винтовой линии, и плоскостью, которая перпендикулярна оси вращения детали, определяется:

  • величиной подачи режущего инструмента, перемещающегося вдоль оси заготовки;
  • частотой, с которой вращается деталь.

Не менее важным параметром винтовой линии является ее шаг, который характеризует расстояние между ее соседними витками. Измеряется это расстояние по оси обрабатываемой детали.

Перемещаясь вдоль оси вращающейся заготовки, резец врезается в нее и создает винтовую поверхность, которую и принято называть резьбой. Элементы с резьбовой поверхностью используют для решения различных задач: обеспечения перемещения элементов друг относительно друга, их сочленения и уплотнения формируемых соединений.

Наиболее распространенные виды профиля резьбы: а — треугольная, б — прямоугольная, в — трапецеидальная, г — упорная, д – круглая

Поверхность заготовки с резьбой может быть цилиндрической и конической. На характеристики резьбового соединения значительное влияние оказывает профиль резьбы, то есть ее контур в плоскости. Выделяют профили:

  • треугольные;
  • трапецеидальные;
  • прямоугольные;
  • упорные;
  • круглые.

Резьба на поверхности детали может быть сформирована одной винтовой ниткой (однозаходная) или несколькими (многозаходная). Если нарезают несколько винтовых ниток, то их располагают эквидистантно по отношению друг к другу.

Посчитать количество ниток можно в начале резьбовой поверхности. Многозаходная резьба, кроме шага, характеризуется таким параметром, как ход. Это расстояние, измеряемое между двумя однотипными точками двух соседних витков, которые сформированы одной ниткой. Измеряется такое расстояние по линии, располагающейся параллельно оси резьбовой детали. У однозаходной резьбы, сформированной одной ниткой, ход равен шагу, а для многозаходной его можно вычислить, если умножить шаг на количество заходов.

Все разновидности резьбы со схемами, параметрами и регламентирующими их ГОСТ

Нарезание резьбы на токарном станке

Резьбовой резец должен быть заточен точно в соответствии с заданным профилем нарезаемой резьбы . Установка его производится по специальному шаблону ( рис. 279, а ).

Рис. 279. Схема установки резьбового резца и способы врезания резца при нарезании резьбы.

Передний угол резца должен быть равен нулю, а передняя поверхность его устанавливается в плоскости, проходящей через ось детали. Биссектриса угла профиля резца должна быть перпендикулярна оси нарезаемого винта. Всякое отступление от этих требований приводит к искажению профиля резьбы. Точность шага резьбы зависит в основном от шага ходового винта.

Резьба называется четной , если частное К от деления шага ходового винта tx на шаг нарезаемой резьбы Sp, т. е. К = tx / Sp, равно целому числу. Во всех других случаях резьба называется нечетной. При нарезании четной резьбы можно выключать раздвижную (маточную) гайку в суппорте после каждого прохода и быстро возвращать суппорте после каждого прохода и быстро возвращать суппорт с резцом в исходное положение вручную, не останавливая станка. При новом включении раздвиженой гайки резец автоматически попадает в нитку (т.е. во впадину нарезаемой резьбы)

При нарезании нечетной резьбы надо после каждого прохода отводить резец от обрабатываемой детали и для возвращения в исходное положение включать обратный ход суппорта; выключать раздвижную гайку нельзя. Таким образом обеспечивается точное попадание резца во впадину резьбы при последующем проходе.

Нарезание резьбы на токарных станках , как правило, выполняется за несколько проходов. После каждого прохода производят подачу резца на глубину по одному из способов, показанных на рис. 279.

  1. Подача резца перпендикулярно оси ( рис. 279, б ) обеспечивает чистую поверхность резьбы и применяется при нарезании мелких резьб с шагом до 2 мм, при этом глубина резания t = 0,02 ÷ 0,05) мм.
  2. Подача резца параллельно его правой режущей кромке ( рис. 279, в ) осуществляется вращением винта подачи верхней части суппорта, которую поворачивают на угол ε / 2.
    В этом случае левая сторона нитки нарезаемой резьбы получается чистой, правая же сторона — шероховатой и требует зачистки. Условия схода стружки здесь благоприятнее, чем в первом, поэтому глубина резания может быть большой (t = 0,1 ÷ 0,2 мм). Данный способ применяется при черновом нарезании резьб с шагом свыше 2 мм.

    Рис. 280. Поводковые патроны для нарезания резьбы.
  3. Подача на глубину производится по предыдущему способу, однако при этом применяется резец с положительным передним углом γ ( рис. 279, г ). Вследствие наличия положительного переднего угла глубина резания может быть значительно больше, чем в предыдущих случаях (t = 0,3 ÷ 0,5 мм). Чистота резьбы получается невысокой, так что данный способ целесообразно применять при черновом нарезании крупных резьб.

Нарезание многозаходной резьбы

Нарезание внутренних резьб

Нарезание внутренних резьб производится теми же методами, как и нарезание наружных резьб. При небольших диаметрах внутренней резьбы и при ее нарезании в глубоких отверстиях приходится применять резцы недостаточно жесткие, вследствие чего для окончательной отделки резьбы назначают большое число проходов.

Вихревое нарезание резьбы

Настройка токарно-винторезного станка для нарезания резьбы

При настройке токарно-винторезного станка для нарезания резьбы необходимо подсчитать и установить на гитару сменные зубчатые колеса, необходимые для данной резьбы с шагом S p . Для метрической резьбы шаг S р задается в мм, для дюймовой резьбы числом ниток n на 1″, т. е. шаг будет Sp = 1″/n, и для модуальной резьбы шаг S р = m π. Рассмотрим некоторые примеры по расчету сменных зубчатых колес токарно-винторезного станка для нарезания резьбы. Как указывалось выше, нарезание точной резьбы на станке 1К62 производится при включении в коробке подач муфт М 1 , M 2 , M 4 (см. рис. 265). Рассмотрим три примера нарезания резьбы.

Пример 1. Нарезать резьбу с шагом Sp = 15 мм. Уравнение кинематической цепи будет

1 об. ш. 60 / 60 ּ 42 / 42 х tх ּ в = S р ,

где х — передаточное отношение сменных зубчатых колес; tх ּ в — шаг ходового винта = 12 мм. Отсюда

Для сцепления сменных зубчатых колес должно быть соблюдено условие Z 1 + Z 2 ≥ Z 3 + 15 и Z 3 + Z 4 ≥ Z 2 + 15. Подставив в эти неравенства вычисленные значения Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , получим: 60 + 80 ≥ 75 + 15 и 75 + 45 ≥ 80 + 15, т. е. условия сцепляемости соблюдены.

Пример 2. Нарезать дюймовую резьбу 5 ниток на 1″, т. е. S = 1″ / 5, учитывая, что в наборе сменных зубчатых колес имеется Z = 127; получим

Пример 3. Нарезать резьбу с шагом S p = 2π.

Техника нарезания резьбы

Нарезать резьбу на токарном станке можно разными способами. Деталь проходит предварительную обработку и подготовку. Под накатку наружный диаметр делается меньше. Металл не срезается, а вжимается роликом. Лишний материал поднимается, образуя гребни. Размер проточки указан в специальных технологических таблицах.

Нарезка метчиками и плашками требует незначительного занижения размера, на 2–5% высоты резьбы. Под резец диаметр делается с плюсовым припуском. В процессе работы все лишнее срезается.

Деталь крепится в патроне. Длинная поджимается задней бабкой. Резец подводится до касания. Затем выставляется глубина реза. В конце нарезки резец резко отводится назад.

При использовании метчика, он поджимается задней бабкой. Плашка и резьбонарезная головка могут крепиться в патроне. Метиз подводится к ним вторым патроном или суппортом.

Способ нарезки винтовой нити на токарном станке определяется количеством и размером детали, наличием соответствующего инструмента.