Слесарные работы - операции слесарной обработки

Нарезание резьбы

В различных машинах и приборах широко применяются детали с резьбой. При помощи резьбы можно прочно соединить детали друг с другом, вращательное движение превратить в прямолинейное, обеспечить передачу рабочих движений механизмов, произвести регулировку положения деталей в машинах и т. д. Резьба бывает треугольная, прямоугольная, трапецоидальная, упорная, круглая и др. (рис. 223).Треугольная резьба со срезанными вершинами (рис. 223, а) получила наибольшее распространение в современном машиностроении и применяется для изготовления различных крепежных деталей: болтов, винтов, шпилек, гаек и др. Крепежная треугольная резьба обеспечивает плотное и надежное соединение деталей, быструю сборку и разборку их и одновременно с этим она проще других резьб в изготовлении. 
Прямоугольная и трапецеидальная резьбы (рис. 223, б, в) предназначены для обеспечения передачи движения при больших усилиях и применяются на ходовых винтах станков и прессов, винтах слесарных тисков, домкратов и пр. Упорная резьба (рис. 223, г) применяется для деталей, воспринимающих большое давление, действующее в одном направлении, например, в винтах гидравлических и механических прессов, в соединительных муфтах трубопроводов высокого давления и др. 
Круглая резьба изготавливается на деталях, рассчитанных на продолжительную работу, главным образом в загрязненной среде (винты вагонных тормозов и сцепок, водопроводная арматура и др.). Крепежная треугольная резьба применяется метрическа и дюймовая. В СССР была принята в основном метрическая резьба (рис. 224, а). Резьба метрическая имеет угол при вершине гребня 60°; гребень и впадина срезаны на 1/8 часть высоты. Шаг резьбы и наружный диаметр в метрической системе измеряются в миллиметрах. Резьба дюймовая (рис. 224, б) имеет угол при вершин гребня 55°; все размеры ее даются в долях дюйма. Шаг резьбы по дюймовой системе определяется числом ниток, приходящихся на один дюйм длины нарезки. Дюймовая резьба распространена в США, Англии и некоторых других странах;, у нас она применяется при изготовлении запасных частей или при ремонте старых машин или станков и постепенно выходит из употребления. 
В дальнейшем мы будем рассматривать только метрическую крепежную (треугольную) резьбу. Наибольшее влияние на качество резьбового соединения оказывают следующие элементы резьбы: диаметры резьбы - наружный, внутренний и средний шаг резьбы и угол между боковыми стенками профиля и его положение относительно оси винта. 

1.

Наружный диаметр резьбы do - это расстояние между крайними наружными точками профиля резьбы (между выступами винта). 

2.

Внутренний диаметр резьбы di - это расстояние между крайними внутренними точками профиля резьбы (между впадинами винта). 

3.

Средний диаметр dcp - это расстояние между двумя линиями, проведенными посредине профиля резьбы в том месте, где ширина впадин и ширина витков резьбы равны между собой. Это несколько сложное определение среднего диаметра приводится потому, что различный срез вершин у треугольной резьбы нарушает арифметическое определение среднего диаметра, как среднего размера между наружным и внутренним диаметрами. Все диаметры измеряются в направлении, перпендикулярном оси резьбы. 

4.

Шаг резьбы S определяется как расстояние между двумя соседними параллельными сторонами профиля резьбы, измеренное вдоль оси резьбы. 

5.

Угол профиля а, образующийся двумя смежными сторонами профиля резьбы. При определении годности резьбы по углу профиля измеряют не весь угол, а половину его а/2, то есть угол между боковой стороной профиля и перпендикуляром из вершины профиля на ось резьбы. Учитывается также положение угла профиля относительно оси винта. 
Основной профиль метрической резьбы является общим для болта и гайки и имеет угол профиля а = 60° и плоские срезы у вершины и впадин. У крепежной треугольной резьбы плоские срезы расположены на расстоянии равном 1\8 h от вершины теоретического треугольника. Болт в гайке держится боковыми поверхностями профиля, которые и являются рабочими поверхностями треугольной резьбы, поэтому правильность соединения резьбовых деталей определяется величиной средних диаметров болта и гайки. В практике, однако, измерения средних диаметров непосредственно производить затруднительно, поэтому обычно основным элементом, определяющим резьбу, является ее наружный диаметр. Вторым основным элементом резьбы является ее шаг. При правильном шаге усилие будет распределяться на все витки резьбы; если шаг будет уменьшен или увеличен, то усилие будет восприниматься только несколькими витками. К резьбовым соединениям предъявляются следующие основные требования: 

а)

гайка всегда должна навинчиваться на болт, соответствующий ее номинальному размеру и шагу; 

б)

свинченные болты и гайки должны соприкасаться по достаточно большой поверхности, воспринимающей усилие, приложенное к резьбе. При нарезании треугольной резьбы все ее элементы получаются одновременно, поэтому неточность изготовления одного из них будет сказываться на качестве свинчивания резьбы в целом. 
Не во всех резьбовых соединениях машин требуется высокая точность, поэтому в зависимости от назначения и условий их работы резьба изготавливается с различной степенью точности. Качество изготовленной резьбы проверяется резьбовыми калибрами. Болт проверяется резьбовыми кольцами, а гайка - резьбовыми пробками. Применение резьбовых калибров гарантирует свинчиваем ость соединений и их взаимозаменяемость. Крепежная треугольная метрическая резьба предусмотрена в стандартах двух видов: 

а)

основная крепежная резьба, 

б)

пять видов мелкой крепежной метрической резьбы, которые отличаются от основной крепежной тем, что у них мельче шаг. 
Широкое применение имеет основная крепежная резьба. Мелкая резьба применяется, во - первых, для малых диаметров резьбы (до 6 мм) и, во - вторых, для специальных соединений, требующих мелкой нарезки, например в тонкостенных трубах, в точных приборах и др. Обозначается основная метрическая резьба буквой «М» с указанием наружного диаметра резьбы и шага. Например, символ М6×1 обозначает основную метрическую резьбу с наружным диаметром 6 мм и шагом 1 мм. Мелкая резьба обозначается номером резьбы перед буквой «М». Например, символ 1М6×0.75 обозначает первую мелкую резьбу с наружным (номинальным) диаметром 6 мм и шагом 0,75 мм. В таблице 18 приведены важнейшие параметры основной первой и второй мелких резьб. Другие виды мелкой резьбы применяются еще реже и поэтому в таблице не приведены. Следует обратить внимание на то, что в таблице указаны диаметры, которые обычно применяются в машиностроении. 
Другие диаметры возможны, если они по каким - либо особым причинам необходимы в определенной конструкции, но вообще применение не приведенных в таблице диаметров не рекомендуется. Свыше 18 мм диаметры в таблице не показаны, так как надобность их в учебных мастерских мало вероятна. Нарезание резьбы является одной из наиболее распространенных слесарных операций. На заводах при массовом и серийном производстве изделий нарезание резьбы производится на токарных станках с применением резьбового резца или «а различных механических станках, в основном на токарных и фрезерных, с применением специального резьбонарезного инструмента. В слесарном деле резьба чаще всего нарезается вручную с применением метчиков и плашек.В зависимости от расположения винтовой линии на поверхности цилиндра резьба бывает правая и левая. При правой резьбе нарезка располагается на поверхности винта так, что, заворачивая винт в резьбу сопрягаемой детали, его надо вращать по часовой стрелке, и, наоборот, на винт с левой резьбой гайка будет навертываться вращением ее против часовой стрелки (рис. 225)
В машиностроении в основном применяется резьба правая; левая резьба применяется очень редко при особой необходимости. При расположении на поверхности цилиндра на одинаковом расстоянии друг от друга двух, трех или большего числа винтовых линий резьба носит название двухзаходной, трехзаходной и т. д. (рис. 226). В качестве режущего инструмента для нарезания внутренней резьбы в отверстиях применяются метчики. Метчик (рис. 227) представляет собой стальной винт, имеющий продольные канавки для образования режущих кромок и для собирания стружки во время работы. В метчике различают рабочую часть и хвостовик; рабочая часть в свою очередь делится на заборную и калибрующую части. Заборная часть метчика изготавливается в виде конуса. Она первая входит в нарезаемое отверстие и производит основную работу резания. Калибрующая часть метчика не режет металл, а служит для зачистки (калибрования) нарезанного отверстия и для направления метчика. 
Хвостовик метчика, оканчивающийся квадратом, вставляется во время работы в вороток, которым метчику сообщается вращательное движение. Воротки (рис. 228) имеют одно или несколько постоянных отверстий квадратного сечения или раздвижные губки для метчиков разных размеров. Длина и диаметр воротков подбираются в зависимости от диаметра метчика. Так, длина воротка L=200D+ 100 мм, а диаметр ручки воротка d = 0,5 D + 5мм, где D - диаметр метчика. Для облегчения работы по нарезанию резьбы и для получения более точной и чистой резьбы слесарные метчики изготавливаются обычно комплектами. Каждый комплект для нарезания резьбы пределенного шага и диаметра состоит из трех метчиков (рис. 229). Первый (черновой) метчик при работе нарезает грубую резьбу начерно, снимая при этом до 0,5 - 0,6 глубины резьбы. Второй (средний или получистовой) метчик дает уже более точную резьбу и срезает до 0,8 - 0,9 глубины резьбы. Третий (чистовой) метчик производит окончательное нарезание и калибровку резьбы, снимая оставшуюся часть. 
Метчики одного комплекта различаются профилем резьбы и длиной заборной части. Для отличия метчиков внутри комплекта на хвостовой части обычно ставят кольцевые риски, начиная с чернового метчика - одна, две и три, или соответственно набивают номера метчиков: №1,2 и 3. Кроме того, на хвостовой части метчика обычно указывают диаметр и шаг каждого метчика. Помимо ручных слесарных метчиков, применяемых для нарезания резьбы вручную, употребляются метчики машинные для проведения работы на станках. Кроме того, по конструкции, режущей части различают два типа метчиков: цилиндрические и конические. Цилиндрические метчики применяются для нарезания резьбы в глухих и сквозных отверстиях и употребляются они в виде комплекта двух - трех метчиков. Конические метчики применяются при нарезании только сквозных отверстий; такие метчики имеют большую длину заборной части, позволяющей нарезать сразу всю резьбу, поэтому работать ими труднее, чем цилиндрическими. Режущие кромки метчика образуются в результате пересечения витков резьбы канавками. Число канавок может доходить до 14, но слесарные метчики имеют обычно 3 - 4 канавки. 
Чем меньше число канавок, тем больше их емкость и лучше условия отвода стружки, но устойчивость метчика при этом уменьшается. При большем числе канавок метчик будет более устойчивым, резьба получается более точной, так как резание ведется большим числом резцов, но емкость канавок уменьшается, что стесняет отвод стружки и уменьшается прочность зубьев метчика. Изготавливаются метчики из инструментальной углеродистой стали У10 - У12. Нарезание резьбы в отверстиях. Диаметр сверла для сверления отверстия под резьбу выбирают по специальным таблицам, в которых указывают величины диаметров отверстий для резьбы разного типа. 
При нарезании резьбы в вязких материалах (мягкая сталь, медь, латунь, алюминий) диаметр отверстия для резьбы следует делать несколько большим, чем при нарезании резьбы в твердых материалах (чугун, твердая сталь и др.). Диаметры сверл, потребные для нарезания метрической резьбы в изделиях из стали,, чугуна, бронзы и латуни, приведены в таблице 19. При слишком большом диаметре отверстия резьба получается недостаточно глубокой, неполной и, следовательно, ослабленной. При слишком малом диаметре отверстия под резьбу в процессе нарезания резьба в отверстии срывается, срезается или ломается метчик. Практикой установлено, что отверстие под резьбу должно иметь диаметр на один - полтора шага резьбы меньший, чем наружный диаметр резьбы. 
Нарезание резьбы производится в следующем порядке: 
1. Зажать деталь в тисках и сверлить отверстие сверлом соответствующего диаметра. 
2. Раззенковать отверстие в детали со стороны входа, а в хрупких материалах и со стороны выхода метчика для предохранения начала резьбы от забоин или выкрашивания металла при выходе метчика из отверстия. 
3. Надеть вороток на квадрат первого (чернового) метчика, смазать метчик и ввести в отверстие; ось метчика должна строго совпадать с осью просверленного отверстия. 
4. Плавно поворачивать метчик воротком, одновременно слегка нажимая на него сверху. Повернув метчик на один полный оборот по ходу нарезки резьбы, сообщить ему пол - оборота назад (то есть в противоположную сторону). 
5. В начале врезания метчика в металл особенно тщательно проверять соосность метчика с отверстием, то есть правильное направление метчика. 
6. Производить плавные двухсторонние вращательные движения, прикладывая одинаковые давления на обе ручки воротка и не допуская перекоса метчика в процессе работы; работу вести указанным способом до полного получения резьбы в отверстии. 
При работе вторым и третьим (чистовым) метчиками вороток следует надевать после того, как начальные нитки метчика будут введены в резьбу. Проходы этими двумя метчиками выполняются так же, как и черновым. Проверка нарезанной резьбы производится резьбовым калибром или болтом. В процессе нарезания отверстия метчиками в работе нужно учесть следующее: Вращение метчиков на полный оборот по ходу нарезки и затем на пол - оборота обратно делается с целью облегчения работы и для дробления снимаемой стружки, которая в виде мелких осколков проваливается вниз по продольным канавкам метчика. При очень тугом вращении метчика в отверстии в процессе резания или в случаях, когда метчик с трудом входит в отверстие, нельзя к воротку прилагать больших усилий, иначе можно сломать метчик. В этих случаях следует вывернуть метчик из отверстия и установить причину ненормальной работы. 
Этими причинами могут быть: недостаточный диаметр просверленного отверстия; отверстие забито стружками; метчик затупился; торец метчика упирается в дно глухого отверстия или неправильная установка метчика (несовпадение оси метчика с осью отверстия). При нарезании резьбы в глухих отверстиях их длина должна быть на 2 - 3 мм больше, чем длина резьбы. Нарезку резьбы следует производить в этих случаях не коническим, а только цилиндрическим метчиком. При нарезании резьбы в глубоких или глухих отверстиях в процессе работы периодически нужно очищать отверстие от скапливающейся в нем стружки, для чего метчик вывертывается из отверстия полностью. Метчик надо смазывать. В качестве смазок применяют: для чугуна сало или керосин, для мягкой стали и латуни вареное и сурепное масло или мыльную воду, для меди скипидар, для алюминия и его сплавов керосин. Нарезание чугуна и бронзы иногда ведется всухую.При поломке метчика оставшуюся в отверстии часть его можно удалить следующими способами: 
1) нагревают деталь с поломанным метчиком до температуры отжига, после чего в метчике высверливают отверстие, вставляют в это отверстие закаленный стержень с квадратом или трехгранником на конце, ударяют по стержню, чтобы он глубже вошел в отверстие, и, вращая этот стержень, вывертывают сломанную часть метчика; 
2) при невозможности нагрева детали со сломанным метчиком изготавливают на конце железного стержня несколько шипов, по числу канавок в метчике; используя этот стержень, как торцовый ключ, вывинчивают сломанную часть метчика. 
Нарезание наружной резьбы. При изготовлении болтов, винтов, шпилек и т. п. на цилиндрические стержни нарезают наружную резьбу. При нарезании наружной резьбы в качестве основного режущего инструмента применяются плашки различных типов. Плашка представляет собой цельное или разъемное кольцо, снабженное винтовой нарезкой во внутренней полости и несколькими канавками для образования режущих кромок и для отвода стружки, образующейся при нарезании резьбы. По конструкции и применению плашки разделяются на три типа: круглые, призматические и специальные. Круглые плашки (их называют иначе лерками, прогонками) бывают цельные, разрезные и надрезные (рис. 230). Цельные плашки представляют собой цилиндрическую гайку с резьбовым отверстием и тремя - шестью круглыми канавками (отверстиями) для выхода стружки. Нарезанная часть плашки имеет режущие и калибрующие зубья. На режущей части эти зубья срезаны на конус, образуя заборную часть. Заборные режущие части на плашке делаются с обеих сторон, что дает возможность нарезать резьбу любой стороной плашки. 
Плашки обеспечивают получение точной и чистой резьбы определенного диаметра, обладают большой жесткостью, но в процессе работы они быстро изнашиваются и теряют свой первоначальный, размер. Разрезные плашки (пружинящие) имеют сквозной прорез, позволяющий им в процессе работы пружинить и за счет этого изменять размер на величину от 0,1 до 0,25 мм. Благодаря - меньшей жесткости профиль резьбы, нарезанной этими плашками, получается недостаточно точным. 
Все новые разрезные плашки окончательно не разрезаны, но имеют надрез, этот надрез перед выдачей плашки в работу перерезают тонким шлифовальным кругом. Предварительный надрез плашек делается для того, чтобы избежать коробления при их закалке (рис. 230, в). Иногда цельным и разрезным плашкам придается внешняя форма в виде квадрата или шестигранника (рис. 230, г, д).При нарезании резьбы вручную круглые плашки устанавливаются в специальных воротках (рис. 231). Разрезную плашку устанавливают в воротке на требуемый размер по калибру с помощью установочных винтов 1 - 2 - 3. Размер плашки уменьшают с помощью винтов 7 - 3, а увеличивают посредством винта. 2, вводимого в прорезь плашки. Кроме установочных винтов, в воротке имеются еще один или два винта, которые входят в боковые углубления плашки и предохраняют ее от проворачивания. Призматические раздвижные плашки (рис. 232, а) представляют собой стальные закаленные квадратные гайки, разрезанные пополам; внутри обеих половин нарезана резьба, а на наружных боковых поверхностях имеются угловые канавки. 
Плашки вставляются в косой вороток, называемый клуппом (рис. 232, в). Клупп представляет собой специальную рамку с рукоятками. Рамка клуппа имеет угловые выступы, которые являются направляющими для плашек. Обе половины плашки и сухарь вставляются в клупп, и в сухарь упирается нажимной винт клуппа. При вращении винта сухарь и одну половину плашки перемещают и устанавливают на нужный размер резьбы крупной резьбы, так как это облегчает процесс резания и обеспечивает большую точность резьбы и ее чистоту. Для нарезания наружной резьбы небольших диаметров, до 6 мм, применяются специальные винтовальные доски (рис. 233). Винтовальная доска представляет собой стальную закаленную пластину с рядом нарезанных отверстий. Эти отверстия располагаются по два в ряд; каждое из них является черновой или чистовой плашкой для резьбы определенного диаметра. Для удобства работы винтовальная доска снабжается рукояткой. С помощью одной винтовальной доски можно нарезать резьбу до 20 стержней различных диаметров. При нарезании наружной резьбы очень важно иметь определенный диаметр заготовки (табл. 20 ). Если диаметр заготовки больше требуемого, то плашка не будет навинчиваться на стержень, а попытки применить силу приводят или к срыву резьбы у плашки, или к порче стержня. Если же размер стержня будет меньше нормального, то резьба получается неполная. 
Хорошее качество резьбы получается в том случае, когда диаметр стержня (заготовки болта) на 0,3 - 0,4 мм меньше наружного диаметра резьбы. Нарезание наружной резьбы осуществляется в следующей последовательности. Конец стержня, предназначенный под нарезку, опиливается напильником (или обтачивается на станке) и доводится до нужного диаметра. На торце стержня снимается фаска 2×45° (то есть делается скос под углом 45° на длине 2 мм). Вороток с плашкой накладывают на конец стержня,предварительно смазав плашку и стержень теми же смазками, что и при нарезании резьбы метчиками; при установке следует проследить, чтобы оси плашки и стержня совпадали. Легко нажимая, поворачивают вороток на один оборот по ходу нарезки, а потом на 0,25 - 0,5 оборота в обратном направлении. Такие движения производят до получения заданной длины нарезки, после чего плашку свинчивают со стержня, протирают резьбу чистой тряпкой и проверяют ее годность резьбовым калибром соответствующего размера. 
При нарезании резьбы круглыми цельными плашками или винтовальной доской полный профиль резьбы можно получить и с одного прохода, однако рекомендуется пользоваться двумя плашками: черновой - большего диаметра и чистовой - нормального, для получения окончательных размеров резьбы. Разница в диаметрах между чистовой и черновой плашками составляет примерно 0,25 - 0,5 глубины резьбы. Нарезание резьбы клуппом производят так: надев клупп с раздвижными плашками на подготовленный стержень, подвинчивают нажимной винт клуппа так, чтобы зубья плашки вошли в металл на 0,2 - 0,5 мм. По окончании первого прохода свинчивают клупп и снимают его со стержня, после чего нажимным винтом сближают обе половинки плашки и проходят нарезку вторично - начисто, до получения нарезки нужного размера. 
При нарезании точной резьбы и окончательной нарезке снимается более тонкая стружка с уменьшенной скоростью резания и более обильной смазкой. При нарезании болта и гайки вначале, как правило, рекомендуется нарезать гайку, а затем болт, используя ранее изготовленную гайку в качестве калибра при нарезании болта. После работы метчики и плашки очищают от стружек и масла и протирают сухой ветошью, смазывают тонким слоем минерального масла и складывают на хранение в деревянных ящиках. Техника безопасности при нарезании резьбы при нарезании резьбы вручную в деталях с острыми выступающими частями следить за тем, чтобы при повороте воротка не поранить руки. 
Характер практических заданий для учащихся 
1. Познакомиться с принципом построения винтовой резьбы и ее системами (резьбы метрические и дюймовые). 
2. Показать на примерах различие резьбы по форме, по числу витков, по направлению; ознакомиться с основными элементами резьбы: диаметр, шаг, угол профиля. 
3. Ознакомиться с обозначением резьбы на чертежах. 
4. Практически ознакомиться с резьбонарезным инструментом - метчиками и плашками, их устройством, применением и порядком работы. 
5. Показать приемы нарезания наружной и внутренней резьбы на деталях. 
 
Разработчик:Территория SlavSSoft