Как выточить болт на токарном станке

Время прочтения статьи: 20 минут

Автор статьи: pkmetiz.ru

Болт — это крепежный элемент, который широко применяется в строительстве, производстве технических приборов, бытовой техники, в машиностроении и во многих других областях. Как происходит изготовление детали болт на производстве и в условиях обычной мастерской, читайте в наше статье.

Болты — востребованные метизы

Деталь болт состоит из шляпки и шпильки (стержня) с наружной резьбой. Шляпка чаще всего имеет шестигранную форму. На головке может быть прямой или крестообразный шлиц. На многих разновидностях болтов шлиц отсутствует.

В болтовом соединении фиксация выполняется с помощью гайки, которую накручивают до нужного уровня на резьбу. Болтовое соединение появилось гораздо раньше сварки. Если сравнивать крепеж с помощью болтов и сварные швы, у болтового соединения есть следующие недостатки:

• При использовании болтового крепежа выше расход металла, чем при сварке.
• Прочность и долговечность болтового соединения зависит не только от прочности метиза, но и от баланса силы затяжки и плотности фиксации болта.
• Для обеспечения высокопрочного соединения требуется соответствие прочности резьбы болта и резьбы гайки. Любое несоответствие негативно сказывается на качестве крепежа.
• Нагрузка на болт при закручивании и при эксплуатации должна быть центрированная. Этот вид метизов не рассчитан на длительные нагрузки с изгибающим усилием.
• Болтовое соединение не такое прочное из-за отверстия.

При этом у болтов есть важные преимущества:

• Универсальность. Болты можно найти везде: в сборке летательных аппаратов и в кухонной бытовой технике.
• Простой монтаж. При затягивании следует учитывать материал, в который закручивается метиз. Для застопоривания резьбы (чтобы гайки не раскручивались) в условиях вибрации принято использовать анаэробные герметики.
• Надежность и длительный срок эксплуатации. Под каждый тип условий эксплуатации болтового соединения можно подобрать детали из соответствующего материала (легированные и углеродистые стали, латунь и другие сплавы).
• Возможность разобрать соединение за считаные минуты. В редких случаях происходит закисание головки болта: если использована деталь, не имеющая антикоррозийного покрытия, или в случае длительной эксплуатации крепежа.

• Высокопрочные болты — крепежные изделия из легированных сталей (содержание углерода до 0,4%), работают на осевое растяжение. Болты высокопрочные термически обрабатывают в специальных электрических печах для увеличения прочности и защиты деталей от коррозии. Для затягивания гаек на высокопрочных болтах необходим специальный ключ.
• Самонарезающие болты — изготавливаются из термоупрочненной стали. Крепеж не сквозной. Используются для крепления профлиста и прочих листовых материалов к каркасу, фахверку или обрешетке.
• Анкерные болты — передают растягивающее усилие с вертикальных конструктивных элементов на основание. Пример использования — закрепление оконной рамы внутри проема.
• Болты особой конструкции — болт анкерного типа с гайкой, рым-болт (на головке имеется проушина или кольцо), метизы с T-образной и U-образной головкой, с квадратной формой подголовка, изогнутые болты для фундамента. Метизы предназначены для конкретных задач.

По типу резьбы различают следующие виды болтов:

• С метрической резьбой — форма профиля резьбы равнобедренный треугольник.
• С трапециевидной резьбой — форма профиля резьбы трапеция.
• С упорной резьбой — профиль резьбы имеет форму треугольника с прямым углом у основания. Этот вид резьбы применяется для компенсации значительных нагрузок в боковых направлениях.
• С прямоугольной резьбой — такие болты используются при высоком давлении на крепежную деталь.

Если вы умеете обращаться с токарно-винторезным станком и нарезать резьбу плашкой, небольшую партию метизов можно сделать самостоятельно. Если же болты нужны в большом количестве, проще заказать партию изделий заводского качества или приобрести необходимый крепеж в магазине.

Заготовка для изготовления крепежа — какой должна быть?

Прежде чем приступить к технологическому процессу изготовления болта, необходимо определить его основные параметры:

• Диаметр резьбы (варьируется от 1,6 до 160 мм).
• Диаметр участка шпильки, на котором резьба отсутствует.
• Размер крепежа под ключ (обычно составляет 1,3-1,4 диаметра шпильки для шестигранных метизов).
• Длина шпильки, длина резьбы.
• Наличие отверстий, шлицов, углублений в головке.
• Уровень точности изготовления (повышенная, нормальная, грубая, классы А, В и С соответственно).

В качестве материала для будущего болта используется стальная заготовка. В зависимости от предназначения и класса прочности метиза, используются разные виды стали:

• Легированные стали марок А2 и А4.
• Стали закаленные и отпущенные, с присадками из бора, марганца или хрома.
• Коррозионно-стойкие стали (марки 20Х13, 20Х18Н10Т).

Болты изготавливают из сплавов цветных металлов (медь, латунь, бронза). Заготовки для дальнейшего нанесения резьбы на станке можно приобрести в магазинах крепежа.

В условиях производства заготовки делают в промышленных масштабах методом штамповки.

В качестве исходного материала при изготовлении болта на токарном станке используется стальной пруток, имеющий шестигранную либо цилиндрическую форму.

К качеству заготовок для заводской штамповки предъявляют более высокие требования. При оценке качества исходного сырья проверяют следующие параметры:

• Пластичность стали, прочностные и антикоррозийные характеристики.
• Наличие структурных дефектов (пузырей газа, включений неметаллов, неровностей поверхности).

Заготовки для холодной штамповки предварительно чистят от внешних дефектов механическим путем или прокаливанием. Для удаления ржавчины и жировых загрязнений заготовки выдерживают в растворе серной кислоты или в концентрированной соляной кислоте.

Очищенные заготовки подвергают известкованию, затем наносят смазочный материал. Только после всех перечисленных манипуляций сырье поступает на штамповку. Для горячей штамповки заготовки нарезают с помощью ленточных станков.

Исходное сырье проверяют также тщательно, как в случае с холодной штамповкой.

Технологическое изготовление болта

Существуют два принципиально разных метода изготовления этого вида крепежа:

• Точение — процесс изготовления болтов штучно или небольшими партиями из стального прутка на токарно-винторезном станке.
• Холодная или горячая штамповка в заводских условиях с последующей накаткой резьбы.

Процесс изготовления болтов независимо от метода состоит из следующих этапов:

• Подготовка металлического прутка (катанки).
• Нарезание заготовок нужной длины.
• Выполнение фаски на конце шпильки.
• Формовка головки болта.
• Нарезание резьбы.

На всех стадиях производства выполняется контроль качества. При изготовлении метизов по индивидуальному чертежу первая изготовленная деталь проверяется максимально тщательному контролю. При обнаружении отклонений от технического задания следует пересмотреть технологический процесс изготовления болта и найти причину несоответствия.

Изготовление на токарно-винторезном станке

Этапы и методы обработки заготовки зависят от типа исходного материала (шестигранный или цилиндрический пруток, характеристики металла), а также от степени точности заготовки. Горячекатанные заготовки обладают меньшей точностью, что исключает возможность точного центрирования будущей детали на токарно-револьверном станке или на станке с ЧПУ.

• От стального прутка с помощью ножовки по металлу отрезают заготовку нужной длины.
• Заготовку фиксируют в шестигранной цанге, чтобы головка детали не смесилась относительно центральной оси будущего болта.
• Подрезка торца прутка в размер, центрирование на токарно-винторезном станке.
• Обтачивание заготовки до получения заданных размеров, снятие фаски с помощью резцов.
• Нарезание резьбы с помощью плашки или
  резьбового резца.
• Обтачивание головки болта, снятие фаски.
• Обработка головки фрезой.

Если имеются особые требования к шестиграннику головки детали, техпроцесс изготовления болта на токарном станке усложняется. Чтобы исключить смещение оси головки относительно оси цилиндра, заготовку подвергают дополнительной обработке.

Изготовление болтов холодной штамповкой

Первый этап техпроцесса — подготовка металла к процессу штамповки:

• Поверхность заготовки должна быть ровной и блестящей. Зачистку поверхности в условиях производства выполняют механически либо с помощью прокаливания.
• Выполняется очистка от окалины и жировых загрязнений.
• Смазывания поверхности заготовки (предварительно поверхность металла покрывают подсмазочным слоем, перед волочением это обязательно).

Окалину с поверхности металлических заготовок обычно удаляют путем травления. Для этого пруток погружают в раствор серной или соляной кислоты определенной концентрации на время от 5 минут до получаса. Чтобы устранить травильный шлам, заготовки промывают в горячей воде. Если травление проводилось с помощью раствора серной кислоты, остатки смывают и нейтрализуют известкованием прутка.

Изготовление болтов из металлического прутка происходит без нагрева металла. Деформация заготовки при холодной штамповке сопровождается наклепом — увеличением механической прочности металла. Готовая деталь получается путем заполнения стандартного штампа заданной конфигурации материалом заготовки. Далее происходит высадка детали — извлечение готового металлического метиза из штампа.

Преимущества метода холодной штамповки при производстве болтов:

• Высокий уровень производительности техпроцесса.
• Максимальная чистота поверхностей деталей и точность типоразмеров.
• Изготовление болтов с диаметром стержня до 52 мм.

При выборе метода холодной штамповки следует учитывать соотношение размеров головки и диаметра стержня детали, а также соотношение диаметра головки к ее высоте и показатели относительной и истинной деформации. Если соотношения для перечисленных величин выше критических значений, следует рассмотреть возможность изготовления детали горячей штамповкой.

Изготовление болтов горячей штамповкой

Суть горячей штамповки заключается в осадке металла и к перераспределению его от середины к краям штампа. Если штамповка происходит в открытых штампах, образуется заусенец из металла (облой).

Штамповка в закрытых штампах называется безоблойной. Техпроцесс изготовления детали болт с помощью горячей штамповки начинается с очистки и нарезания заготовок.

Затем заготовки проходят полный цикл операций по превращению в прочный и надежный крепеж:

• Разогрев до 1000 градусов с помощью индуктора.
• Формирование головки детали с помощью ударного пресса.
• Снятие фаски на фрезерном станке.
• Нарезание резьбы на автоматическом станке.

Чтобы обеспечить высокую коррозийную стойкость крепежа, болты подвергают оцинковке. Этапы нанесения покрытия:

• Промывка деталей в горячей воде.
• Химическая очистка поверхности от окислов металла путем травления в соляной кислоте.
• Нейтрализация оставшейся кислоты с помощью повторной промывки водой.
• Погружение деталей в цинковый раствор, разогретый до температуры 450 градусов.

При химической гальванизации слой цинка на деталь осаждают в растворе электролита. Готовые болты полируют и устраняют механические дефекты.

Горячая штамповка обеспечивает высокие прочностные характеристики готовых метизов. В первую очередь это касается штамповки в закрытых штампах. Повышенная прочность объясняется тем, что волокна, ориентированные по форме контура штампа, не обрезаются вместе с заусенцем (безоблойная штамповка).

Изготовление болтов – понятный технологический процесс

Сейчас изготовление болтов в промышленных масштабах производится по технологии холодной штамповки. Эта методика дает возможность получать высокие по качеству крепежные изделия с различными типоразмерами.

Под интересующими нас крепежными изделиями понимают металлические стержни, на одном конце которых делается специальная головка, а на втором – винтовая канавка. Болты применяются для создания соединений разъемного вида.

С их помощью можно фиксировать отдельные элементы разнообразных конструкций и агрегатов. Болты могут иметь стыковую, клеммную, полукруглую, закладную, потайную (иными словами фасонную) либо многогранную головку.

Самыми распространенными считаются метизы с шестигранным навершием.

Болты разного размера

Они незаменимы для соединения:

• емкостей под давлением (фланцевое крепление);
• элементов гусеничных транспортных средств (башмачное соединение);
• тяжелонагруженных конструкций (шатунные изделия);
• любых деталей, испытывающих постоянные динамические, циклические либо статические нагрузки (ударные болты).

Шестигранные крепежные изделия производятся с разными геометрическими параметрами, они могут быть обычными, а также иметь особые отверстия или углубления в головке либо стержне. Навершия некоторых типов болтов снабжаются специальной шайбой (ее называют опорной).

Описываемые метизы изготавливаются из материалов трех разных видов. К первому относят легированные и углеродистые стали, ко второму – тепло- и коррозионностойкие сплавы, к третьему – цветные сплавы.

В быту, а также на различных строительных объектах в большинстве случаев используются болты первой группы. Их производят по технологии холодной штамповки, о которой мы и поговорим достаточно подробно.

Техпроцесс холодной штамповки болтов выдвигает ряд требований к характеристикам металла, используемого в качестве исходной заготовки. Он обязан иметь равномерный химсостав и механические показатели, быть высокопластичным. Кроме того, на используемой заготовке не должно быть внутренних и наружных изъянов. Под последними понимают:

• пористость;
• газовые пузыри;
• включения неметаллических примесей;
• риски и плены на поверхности металла.

Станок для изготовления болтов

Техпроцесс производства болтов требует тщательной зачистки всех поверхностных дефектов. Она выполняется по огневой методике либо механическим способом. Заготовки, используемые для штамповки, очищаются от имеющихся на их поверхности загрязнений (от жировых отложений, окалины). Затем исходный материал обрабатывается технологическим смазочным составом.

Небольшой нюанс. Окалина с заготовок удаляется методом травления. Он предполагает погружение металла в концентрированную соляную кислоту (на 10–30 мин) либо в 10–20-процентный раствор серной кислоты (на 15–110 мин). После травления заготовки промываются обычной водой (сначала горячей, потом холодной). Это позволяет удалить с поверхности металла остатки кислоты и травильного шлама.

Подготовленные описанным выше способом заготовки подвергаются известкованию. Иногда на них дополнительно наносят особый подсмазочный слой. После этого выполняется фосфатирование заготовок (если они сделаны из низколегированных сталей). Такая операция осуществляется на протяжении 10–15 мин. Для фосфатирования применяют раствор (обычно трехпроцентный) фосфорнокислой цинковой соли.

Следующий шаг подготовки заготовки – нанесение на нее мыльной эмульсии либо аналогичной по свойствам технологической смазки (например, машинное масло плюс сульфид молибдена или состав укринол плюс парафиновая жидкость).

Теперь исходный металл практически полностью готов к использованию.

Его нужно лишь подвергнуть операции волочения, чтобы получить заготовку, которая позволит изготовить крепеж по чертежам со строго определенными геометрическими размерами.

Техпроцесс штамповки крепежных изделий по чертежам разрабатывается таким образом, чтобы из исходной металлической заготовки можно было сделать метиз с требуемыми геометрическими параметрами. При пластической холодной деформации исходный металл не нагревается.

При этом такая технология дает возможность снизить сужение и удлинение (относительные показатели) заготовок, увеличить коэффициенты их текучести и прочности, а также твердость металла.

Дополнительно при холодной штамповке отмечается наклеп будущих болтов (другими словами – их качественное механическое упрочнение).

Процесс изготовления болтов

Описываемая методика производства болтов характеризуется рядом достоинств. Они приводятся далее.

• возможность изготовления метизов различных типоразмеров (сечение готовых изделий может достигать 5,2 см);
• высокий уровень производительности операции;
• малый расход металла;
• гарантия точности всех размеров болтов;
• высокая прочность крепежа;
• чистота наружных поверхностей метизов.

Разрабатывая техпроцесс производства болтов по рассматриваемой методике, специалисты принимают во внимание ряд специальных параметров:

1. Отношение сечения заготовки к протяженности ее осаживаемого участка. Под последним подразумевается отрезок между пуансоном и матрицей.
2. Отношение высоты головки и ее сечения. Болт штамповать тем сложнее, чем больше указанные величины.
3. Истинную и относительную деформации заготовки. Эти показатели, по сути, определяют весь техпроцесс производства крепежных изделий, так как считаются ключевыми факторами операции.

Теперь, когда мы имеем представление об основных тонкостях холодной штамповки метизов, можно подробно рассмотреть технологию этой методики.

Производство болтов на холодновысадочных производственных агрегатах, работающих в автоматическом режиме, происходит в несколько этапов. Сначала создается промежуточная форма головки изделия. Затем навершие оформляют окончательно и параллельно формируют металлический стержень с заданными параметрами (их определяют по чертежам).

Последний шаг – выполнение фаски. Ее получают либо резанием, либо методом пластической деформации. Аналогичным образом изготавливают и саму головку болта. На данный момент фаски и навершия болтов чаще всего формируют резанием. Такую процедуру обычно выполняют на специальных приспособлениях, интегрируемых в холодновысадочные установки.

Холодная штамповка болтов

Техпроцесс штамповки болтов бывает следующих видов:

• С редуцированием (с одно- либо двукратным);
• Без редуцирования;
• С редуцированием, выполняемым после предварительного выдавливания.

Самой распространенной методикой штамповки болтов считается процесс с однократным редуцированием. Оно используется для производства крепежных элементов по Госстандартам 7808, 7805, 7798, 7796 из легированных, средне- и низкоуглеродистых сплавов. Однократное редуцирование оптимально для изготовления метизов, у которых сечение (наружное) резьбы идентично диаметру стержня.

Техпроцесс без редуцирования создается тогда, когда требуется получить короткие метизы с резьбой до навершия и с уменьшенными головками. Готовые болты по такой методике имеют класс прочности 5.8, 4.8, 6.8. Как правило, штамповка без редуцирования не предполагает дополнительной термообработки выпускаемого крепежа.

В последнее время производство болтов без редуцирования осуществляется очень редко. Такая методика затрудняет процесс изготовления метизов со стандартными размерами наверший. Она нередко приводит к появлению трещин и иных дефектов на головках выпускаемых изделий.

Если требуется получить болты прочностью 4.6–10.9 из легированных сталей и среднеуглеродистых металлургических сплавов, применяется методика их производства с двойным редуцированием. На первом этапе в подобных ситуациях выполняется обжатие стержня крепежного изделия (примерно на 30 %), на втором – обрабатывается отрезок под резьбу.

Для производства высокопрочных болтов обычно разрабатывается техпроцесс, предусматривающий выдавливание и последующее редуцирование (строго однократное) исходной заготовки. Такая методика позволяет получать метизы с сопротивлением порядка 100 кг/кв.мм. При этом необходимости в специальной термической обработке готовых болтов нет. За счет этого себестоимость выпуска болтов снижается.

Для производства болтов по различным чертежам используются специальные штамповочные линии. Они включают в себя обрезные, холодновысадочные (пресс-автоматы), резьбонакатные и другие (для сверления отверстий, обточки фасок, подрезки торцов) агрегаты. Между собой отдельные машины соединяются специальными механизмами, которые транспортируют заготовку.

Производство болтов

Главным элементом автоматической линии можно назвать холодновысадочный агрегат. Он необходим для оформления стержня будущего болта и высадки его головки. Резьба при этом нарезается на отдельной машине (резьбонакатное устройство). Она может не входить в состав автоматической линии, если навершие крепежного изделия получает окончательную форму на холодновысадочной установке.

Пресс-автоматы располагают различными рабочими механизмами и приспособлениями:

• выталкивателями;
• отрезными и высадочными матрицами;
• чистовыми и черновыми пуансонами;
• правильными, подающими и задающими роликами;
• отрезными ножами.

Добавим, что линии для штамповки болтов с разными геометрическими размерами постоянно совершенствуются. Их производительность постоянно увеличивается, а качество и прочность готовых крепежных изделий становится лучше.

Презентация на тему: Технология изготовления болта

Описание слайда:

Технология изготовления болта. Калугин Юрий Николаевич МОУ «Средняя общеобразовательная школа с. Ириновка Новобурасского района Саратовской области»

Описание слайда:

Для широко применяемых в технических устройствах резьбовых соединений детали (например, болт, гайка, винт, шпилька) изготовляются на токарно-винторезном станке. Болт— цилиндрический стержень с головкой и резьбой. Болтом скрепляются отдельные детали с помощью навинчивания на него гайки.

Винт — это также цилиндрический стержень с головкой и резьбой для ввинчивания в одну из соединяемых деталей. Шпилька — цилиндрический стержень с резьбой на двух концах. Шпильку одним концом ввинчивают в деталь, на другой конец надевают вторую, присоединяемую, деталь и скрепляют гайкой.

Резьба — это чередующиеся выступы и впадины на цилиндрической или конической детали, выполненные по винтовой линии. Резьбы могут различаться по профилю (треугольная, прямоугольная, трапецеидальная и т. д.), шагу резьбы, углу профиля (а), наружному (d) и внутреннему (d1) диаметру. Все это называется элементами резьбы.

Шаг резьбы (Р) — это расстояние между соседними вершинами в миллиметрах. Резьба бывает наружной (болты, винты, шпильки) и внутренней (гайки). Резьбы бывают правыми которые завинчивают по ходу часовой стрелки, и левыми, которые завинчивают против хода часовой стрелки.

Описание слайда:

Чертеж детали «болт специальный»

Описание слайда:

Последовательность операций 1 Выбрать 6-гранную заготовку под ключ 17 мм Инструменты и приспособления Штангенциркуль

Описание слайда:

Закрепить заготовку в патроне токарного станка с вылетом 50-60 мм Инструменты и приспособления Линейка, ключ к патрону

Описание слайда:

Точить заготовку Ø 12 мм длиной 30 мм Инструменты и приспособления Резец проходной, штангенциркуль

Описание слайда:

Точить заготовку Ø 9,8 мм длиной 20 мм Инструменты и приспособления Резец проходной, штангенциркуль

Описание слайда:

Точить заходную фаску Инструменты и приспособления Резец проходной отогнутый левый, штангенциркуль

Описание слайда:

Отрезать заготовку длиной 40 мм (выполняется учителем) Инструменты и приспособления Резец отрезной, штангенциркуль

Описание слайда:

Нарезать резьбу М10 длиной 15 мм Инструменты и приспособления Тиски, плашка с плашкодержателем, линейка

Описание слайда:

Нарезание резьбы Р— шаг резьбы; (d наружный. (d1 — внутренний диаметр резьбы Элементы резьбы: а— наружная, б— внутренняя резьба; Р— шаг резьбы; d наружный d1 — внутренний диаметр резьбы

Описание слайда:

Нарезание резьбы а — плашка 1 — заготовка 2- плашка 3 — плашкодержатель б — приём нарезания Наружную резьбу вручнyю нарезают инструментом, называемым плашкой. Плашка похожа на гайку со сквозными отверстиями, прорезающими резьбу и образующими лезвия с режущими кромками.

Изготовляют плашки из закаленной инструментальной углеродистой легированной стали.Плашку закрепляют в плашкодержателе с рукоятками. При навинчивании плашки на нарезаемый стержень ее лезвия врезаются в поверхность и нарезают винтовую линию — резьбу.

Образующиеся металлические стружки выходят в отверстия.

Описание слайда:

Нарезание резьбы метчиком а — метчик 3- хвостовик 2 — лезвия 1 — канавка б- процесс нарезания 1 — заготовка 2-метчик 3- вороток Нарезаемую заготовку с просверленным отверстием крепят в тисках. Метчик закрепляют в вороток, смазывают маслом и без перекоса с нажимом ввинчивают в отверстие за рукоятки воротка: 2 оборота в направлении ввинчивания и 0,5 оборота — назад.

Описание слайда:

Диаметр отверстия под метрическую резьбу, мм

Описание слайда:

Опасности в работе 1. Травмирование осколками металла. 2. Травмирование при работе неисправным инструментом. До начала работы Наденьте спецодежду (фартук с нарукавниками или халат) и головной убор (берет или косынку).Тщательно подберите волосы и заправьте концы косынки. 2.

При рубке металла наденьте очки. 3. Проверьте наличие инвентаря (совок, сетка, щетка для чистки напильников, сиденье, подставная решетка). 4. Проверьте состояние инструмента индивидуального пользования, разложите их в порядке, установленном учителем.

В случае неисправности инструмента сообщите об этом учителю. 5. Проверьте состояние верстачных тисков (губки тисков должны быть плотно привинчены, насечка не сработана). Во время работы Прочно закрепите обрабатываемую деталь в тисках.

Рычаг тисков опускайте плавно, чтобы не получить травму рук. 2. Работу выполняйте только исправными инструментами.

Нарезание резьбы на токарном станке – резцы, метчики, плашки, головки и гребенки

Нарезание резьбы на токарном станке относится к тем операциям, для которых могут быть использованы различные инструменты. Решают эту задачу чаще всего с помощью резца. Помимо него используют также метчики, плашки, рабочие головки специального назначения. Кроме того, на токарных станках такую операцию можно выполнять по технологии накатки.

Процесс нарезания резьбы на токарном станке резцом

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

Применение резцов

Для нарезания резьбы с помощью токарного станка необходимы резьбонарезные резцы. Изготавливаются они из быстрорежущей стали, а требования к их характеристикам оговариваются  соответствующим ГОСТом (18876-73). По конструкции такие резцы подразделяются на следующие типы:

• призматические;
• стержневые;
• круглые (дисковые).

Винтовая резьбовая канавка на поверхности заготовки нарезается резцом отогнутой или прямой формы, а для формирования резьбы внутреннего типа требуются прямые и изогнутые инструменты, которые фиксируют в специальной оправке. Вершина токарного резца, которой и выполняется нарезание витков, должна иметь конфигурацию, полностью соответствующую профилю формируемой резьбы.

Резцы для нарезания резьбы: а — стержневой; б — призматический многопрофильный; в — призматический однопрофильный; г — дисковый многопрофильный; д — дисковый однопрофильный; е — дисковый для внутренней резьбы; α — задний угол; γ — передний угол; φ — угол заборного конуса; h — высота установки оси резца

При формировании резьбы резцом следует учитывать ряд особенностей такой технологии.

• Передний угол токарного инструмента для нарезания резьбы зависит от характеристики материала, подвергаемого обработке. Выбирать такой угол можно в достаточно широких пределах: 0–250. Так, если резьба с помощью станка нарезается на заготовках из обычных сталей, передний угол должен составлять 0 градусов, для высоколегированных сталей, которые хорошо противостоят температурным нагрузкам, передний угол может составлять 5–100. Он может быть тем больше, чем выше вязкость материала, и тем меньше, чем выше твердость и хрупкость металла, из которого выполнена обрабатываемая на станке заготовка.
• Вершина токарного резца, которая формирует винтовую линию на заготовке, должна иметь форму, идентичную профилю резьбы.
• Задние боковые углы инструмента выбираются такими, чтобы поверхности резца, которыми они сформированы, не терлись о только что сформированную винтовую канавку. Обычно эти углы с обеих сторон токарного резца делают одинаковыми. Если угол подъема, которым характеризуется резьба, составляет менее 4 градусов, то такие углы выбирают в пределах 3–50, если больше 40, то 6–8 градусов.
• Резьбу внутреннего типа нарезают в уже подготовленных отверстиях, которые получены расточкой или сверлением.

Заготовки, которые сделаны из стали, обрабатывают на токарном станке при помощи инструментов с пластинами, выполненными из твердых сплавов Т15К6, Т14К8, Т15К6, Т30К4. Если деталь изготовлена из чугуна, то для нарезания резьбы на ней используют инструмент с пластинами из следующих марок твердых сплавов: ВК4, В2К, ВК6М, ВК3М.

Технология использования метчиков и плашек

При помощи метчиков, представляющих собой винт с несколькими продольными канавками, которые формируют режущие кромки и способствуют отводу стружки, на токарном станке нарезают преимущественно метрические резьбы в отверстиях небольшого диаметра. Если для нарезания резьбы используются машинные метчики, то операция выполняется за один проход.

Машинные метчики отличаются от обычных тем, что они состоят из двух частей – заборной и калибровочной. Если для нарезания резьбы с помощью токарного станка используются обыкновенные метчики, то технология выполнения этого процесса предполагает применение набора инструментов.

Набор для нарезания внутренней резьбы включает в себя три типа метчиков: черновой, который выполняет 60% работы, получистовой (30%), чистовой (10%). Иногда в таком наборе может быть два инструмента: черновой, выполняющий 75% работы, и чистовой, на который приходится 25% работы.

Чтобы отличить черновой метчик от чистового, достаточно посмотреть на его заборную часть: она у него значительно длиннее, чем у чистового.

Конструкция метчика для нарезания резьбы

Скорость нарезания резьбы на токарном станке с использованием метчиков может быть достаточно высокой:

• 6–22 м в минуту – для деталей, изготовленных из чугуна, бронзы и алюминия;
• 5–12 м в минуту – для стальных заготовок.

При помощи плашек, представляющих собой кольцо с внутренней резьбой и несколькими  стружечными канавками, наружную резьбу делают на винтах, болтах и шпильках. Поверхность детали должна быть предварительно обточена на величину требуемого диаметра, который обязательно должен учитывать допуск:

• 0,14–0,28 мм – для резьбы, диаметр которой составляет 20–30 мм;
• 0,12–0,24 мм – для резьбы с диаметром 11–18 мм;
• 0,1–0,2 мм – для резьбы, имеющей диаметр 6–10 мм.

Плашки, которыми нарезается наружная резьба, закрепляются в специальном патроне (плашкодержателе), расположенном в пиноли задней бабки токарного станка.

Плашки для нарезания резьбы

 Используя плашки, резьбу нарезают со следующими скоростями (их настройка также учитывает минимальный износ инструмента в ходе работы):

• 10–15 м в минуту – на изделиях, выполненных из латуни;
• 2–3 м в минуту – на чугунных деталях;
• 3–4 м в минуту – на заготовках из стали.

Чтобы плашка беспрепятственно зашла на деталь, на торце последней снимают фаску, по высоте совпадающую с высотой профиля резьбы.

Применение резьбонарезных головок

При  нарезании резьбы с применением токарных станков к специальным головкам обращаются значительно реже, чем к вышеописанным инструментам. Использоваться такие головки могут для нарезания резьбы любого типа.

Их рабочими элементами являются гребенки: призматические применяются, когда нужно нарезать внутреннюю резьбу, для нарезания наружной необходимы радиальные, круглые и тангенциальные.

Особенность таких головок заключается в том, что их рабочие органы автоматически расходятся при совершении обратного хода, таким образом, они не контактируют с только что нарезанной резьбой.

Гребенки для нарезания резьбы

Гребенки для нарезания внутренней резьбы (их количество в комплекте может быть различным) выполняются с заходным конусом.

При нарезании наружной резьбы преимущественно используются гребенки круглого типа, которые отличаются простотой своей конструкции.

Кроме того, гребенкам такого типа свойственна высокая стойкость, их можно неоднократно перетачивать, приводя их геометрические параметры к первоначальным значениям.  

В том случае, если на токарном станке необходимо нарезать винтовую поверхность на червяках или винтах, отличающихся большой длиной, то резьбонарезные головки фиксируют на суппорте станка, что способствует повышению производительности технологического процесса. Оснащаться такие головки могут как обычными резцами, так и инструментом чашечного типа.

Понять технологию нарезания резьбы при помощи токарного станка можно по видео, на котором хорошо видно, как осуществляется этот процесс. Ниже приведено несколько видео, на которых запечатлен процесс изготовления резьбы разными способами.