Резец для нарезания резьбы своими руками

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 18.09.2024

Нарезание резьбы на токарном станке – альтернатива применению специализированного оборудования. Классификация, схемы, инструменты, расшифровка, материалы.

Типы и свойства резцов
Классификация
Материалы
Расшифровка написания резьб
Инструменты для нарезки резьбы
Нарезание резьбы с использованием токарного оборудования
Нарезание внутренней и наружной резьбы резцом
Использование метчиков
Плашки для нарезки резьбы
Использование резьбонарезных головок
Правила нарезки

Нарезание резьбы на универсальном токарном станке распространенная операция, особо в ремонтных подразделениях. Наличие ходового винта, большой диапазон подач позволяют перекрывать основные потребности без переналадок и специального инструмента – достаточно нескольких резьбовых резцов. Возможность механизированного нарезания ручными, машинными метчиками, лерками – упрощает настройку, ускоряет процесс при сохранении приемлемого качества крепежа.

Типы и свойства резцов

Классификация

На практике применяются резцы для наружной и внутренней резьбы с державкой прямоугольного сечения. Реже встречаются дисковые, призматические, затачиваемые по передней поверхности. Рабочий профиль у всех соответствует размерам винтовой канавки. По направлению нарезаемой спирали выпускают левые и правые.

Различают цельные и сборные инструменты. Первые, преимущественно изготовлены из быстрорежущей стали, небольшого сечения или дисковые. Основная масса оснащается режущими пластинами, закреплёнными пайкой тугоплавким припоем или механическим способом, допускающим замену при износе.

Резцы резьбовые: наружный (черт. 1), внутренний (черт. 2)

Материалы

Для изготовления режущей части служат:

быстрорежущие стали;
твёрдые сплавы;
минералокерамика;
сверхтвердые инструментальные материалы (СТМ).

Первые применяются для резьбонарезания сталей, сплавов цветных металлов, пластиков. Отличаются высокой прочностью, теплопроводностью, но пониженной, по сравнению с остальными, твердостью, красностойкостью, износостойкостью, ограничивающими скорость резания.

Наибольшую долю применяемых резьбовых резцов составляют оснащенные твёрдосплавными пластинами. Обусловлено это высокой стойкостью, твердостью, достаточной прочностью и жесткостью, приемлемой стоимостью. Производительность обработки выше, чем рапидом, в 2-3 раза. Широкая номенклатура позволяет подобрать оптимальную марку для обработки в большинстве случаев.
Керамика относительно дешевая, довольно хрупкая, используется для обработки резьбы мелкого шага стальных и чугунных деталей, при жесткой системе СПИД, с ограниченными съемами припуска за проход.

СТМ на основе поликристаллического алмаза (ПКА) или кубического нитрида бора (КНБ) чрезвычайно твердые, теплостойкие, но дорогостоящие. Незаменимы для точных работ по труднообрабатываемым материалам. ПКА используют для нарезания меди, алюминия, карбида вольфрама. КНБ работают по закаленным сталям, упрочненным чугунам. Успешное применение требует высокой жесткости и плавности хода оборудования.

Расшифровка написания резьб

Нормативные документы: ГОСТ, ОСТ, МН на конкретный тип содержат образцы условной записи.

Типовая структура обозначения содержит:

Пример 1: М16×1,5LH–6H. Расшифровка:

М – метрическая цилиндрическая;
16 – номинальный диаметр, мм;
1,5 – мелкий шаг, мм;
LH – левая;
6Н – поле допуска, где 6 – степень точности; H – основное отклонение. Прописные буквы применяются для внутренней (гаек), следовательно, резьба в отверстии.

Длина свинчивания не указана, значит – нормальная.

G – трубная цилиндрическая;
1/2 – размер резьбы, дюймов; соответствует внутреннему диаметру трубы;
А – класс точности.

Варианты обозначений проиллюстрированы ниже.

Инструменты для нарезки резьбы

Нарезание резьбы с использованием токарного оборудования

Формообразование на станке осуществляется методом копирования рабочего профиля инструмента на деталь по винтовой линии. Поступательное перемещение сообщается резцу, метчику, плашке, гребенке. В сочетании с вращением заготовки получается винтовое движение, инструментальная поверхность совпадает с нарезаемой.

Как правило, нарезание малых партий крепежа, фитингов до М36 производят метчиками, лерками. Крупные заказы выгоднее изготовлять на специализированных автоматах. Резьбы большого диаметра, ходовые, силовые, точные обрабатывают резцами на универсальных токарных, когда не располагают моделями с ЧПУ или программа выпуска недостаточна.

Нарезание внутренней и наружной резьбы резцом

Резьбы с высокой соосностью к другим поверхностям, передающие движение, усилие выполняют резцом. Вращение шпинделя связывают кинематически с ходовым винтом, перемещающим суппорт с резцедержателем.

Общий порядок действий включает:

Проточку поверхности по длине нарезания, с образованием канавки для выхода инструмента.
Выбор, при необходимости: заточку, доводку резца с проверкой по угловым шаблонам.
Установку режимов на станке, настройку гитары на шаг, не обеспечиваемый коробкой.

Перемещение резца за оборот заготовки равняется шагу Р или ходу Н для многозаходных.

Нарезание за выбранное по справочнику количество проходов.

Резьбонарезание партии деталей разделяют на черновое, чистовое. Для последнего инструмент тщательно затачивают. Резьбы шагом свыше 2 мм получают боковым врезанием. Левую винтовую канавку получают, переключив трензель, чтобы ходовой винт вращался в противоположную шпинделю сторону. Суппорт с резцом перемещаются слева на право.

Средние скорости при резьбонарезании стали составляют 20 – 35 м/мин быстрорежущим инструментом, 100 – 150 м/мин – твердосплавным. Чистовые хода производят при увеличенной на 50 – 100% скорости. Внутренние резьбы обрабатывают на сниженных на 30% режимах.

Использование метчиков

Диапазон типичных размеров ограничен М36 – 42, G2. Большие диаметры крупного шага обрабатывают комплектом из 2, лучше 3-х метчиков. Отверстие растачивают несколько больше внутреннего диаметра гайки D1 (cм. Рис. 2), с учетом выпучивания металла из канавки. При сверлении учитывают разбивку. Рекомендуемые значения приведены в справочниках.

Существуют несколько способов обработки:

Зачастую гайки менее М12 нарезают, удерживая вороток руками. Строго говоря, прием – нарушение ТБ, может привести к травме. В начале завинчивания поджимают метчик центром задней бабки для направления, далее происходит самозатягивание. Останавливают, вывинчивают на реверсе.
Метчик устанавливают в вороток, упирают в планку, закрепленную в резцедержателе, подпирают центровой державкой или задним центром. Включают малые обороты, нарезают на самозатягивании. Для устранения биения витков рекомендуется поджимать метчик до завинчивания на половину рабочей длины, плавно выдвигая пиноль.

Применяют качающийся самовыдвижной метчикодержатель.

Крупные диаметры получают с подачей суппорта по ходовому винту, коробку настраивают на соответствующий шаг. Метчик вставляют в оправку, зажатую в резцедержателе.
Предохранительный патрон, устанавливаемый в пиноль, исключает поломку метчика при достижении дна глухого отверстия. Ускоряет выполнение серийных операций. Метчики с шахматным расположением зуба оптимальны для вязких нержавеющих, жаропрочных сплавов. Рекомендуемые скорости резания для стали 3 – 15 м/мин, для бронзы, чугуна 4 – 22 м/мин, работают с охлаждением. Для левых гаек используют инструменты с левой нарезкой, вращение противоположное, остальное – аналогично.

Плашки для нарезки резьбы

Варианты обработки аналогичны рассмотренным для метчиков:

Без включения подачи, самонавинчиванием от вращения патрона. При нарезке мелких винтов плашкодержатель удерживают руками (потенциально опасно) или опирают на зажатую державку. На первых витках держатель поджимают грибковым центром, затем –нарезка на самозатягивании. По окончании реверсируют, свинчивая лерку.

Нарезание подачей суппортом, с опиранием ворота на резцедержку. Перемещение за оборот шпинделя равна шагу. Часто первые нескольких ниток нарезают вручную при выключенном станке.

Применение оснастки, устанавливаемой в пиноль – более совершенный, безопасный метод.

Крупные типоразмеры обрабатывают, предварительно прорезав канавку на половину глубины резцом. Диаметры стержней меньше номинала на величину подъема.

Скорости резания 2 – 4 м/мин для черных металлов и до 10 м/мин – цветных. Для стали СОЖ: эмульсия, минеральное масло, сульфофрезол. Чугун обрабатывают с керосином или на сухую. Чистую поверхность получают, смазывая стержень салом.

Использование резьбонарезных головок

Резьбонарезные головки служат для высокопроизводительной обработки. Посредством конического хвостовика корпус устанавливается в задней бабке. Врезание осуществляют, выдвигая пиноль, вращая маховик, дальнейшая подача – самозатягиванием. По окончанию прохода гребенки без свинчивания радиально разводят поворотом рукоятки. Скорость резания достигает 20 м/мин.

Резьбовой тип соединения на сегодняшний день получил самое широкое распространение. Он применяется в машиностроении и других сферах производства, характеризуется высокой надежностью и простой в изготовлении. При желании можно провести нарезание витков при помощи специальных инструментов, которые характеризуются практичностью и универсальностью в применении.

Общая информация о резьбонарезании

Выбирая инструмент для нарезания резьбы следует учитывать особенности резьбовых поверхностей. К ним можно отнести следующие моменты:

Нарезание витков проводится механическим путем при применении специального оборудования. При снятии металла образуются канавки и витки, которые идеально сочетаются с поверхностью второго элемента.
Все применяемые инструменты для нарезания резьбы и технологии можно условно разделить на две категории: ручные и автоматизированные. На протяжении длительного периода использовали станки токарно-винторезной группы.
На момент использования ручных инструментов при резьбонарезании нужно использовать смазку. Она существенно продлевает срок службы приспособлений, упрощает сам процесс резьбонарезания.

Нарезание резьбы разными видами плашек

Стоит учитывать, что ручные варианты исполнения имеют внутреннюю поверхность, которая и определяет размеры витков и шах их расположения. В случае обработки на токарно-винторезном станке, параметры будущей резьбовой поверхности определяются подачей и скоростью перемещения суппорта.

Фасонные резцы для нарезания резьбы

При использовании токарно-винторезного оборудования для нарезания резьбы следует подобрать наиболее подходящий резец. Производители выпускают специальные варианты исполнения резцов для нарезки резьбы, которые характеризуются своими определенными особенностями:

При производстве создается режущая часть определенной формы. За счет этого образуется канавка требуемой формы.
Режущая часть изготавливается из инструментальной стали, которая подвергается закалке. За счет этого при работе исключается вероятность быстрого износа режущей кромки.
Применение рассматриваемого метода позволяет обрабатывать поверхности крупных заготовок.

В производственных цехах часто используется именно токарно-винторезный станок, так как плашек и метчиков для работы с заготовками большого диаметра практически нет. Кроме этого, при резьбонарезании возникает серьезная нагрузка.

Резьбовые гребенки для повышения производительности труда

Некоторые инструмент для нарезки резьбы характеризуются высокой эффективностью при применении. Примером можно назвать резьбовые гребенки, которые можно использовать для получения витков практически любых размеров. Их достоинствам можно отнести следующие моменты:

Простая конструкция.
Универсальность в применении.
Высокая эффективность.
Технологичность.

Гребенки представлены многониточными фасонными резцами, которые бывают призматического, круглого и стержневого типа. Чаще всего они применяются для нарезания резьбы с мелким шагом и небольшой высотой профиля.

Метчики, плашки и головки для резьбонарезания

Наибольшее распространение получили ручные инструменты для резьбонарезания. Они могут применяться в промышленности и быту.

Наибольшее распространение получили следующие варианты исполнения:

Подобные инструменты применяются для изготовления болтов и шпилек. Подобное изделие представляет собой шайбу круглой формы, внутри которой выступает несколько ребер. Внешняя резьба может формироваться и калиброваться всего за один проход. В продаже встречаются различные варианты исполнения инструментов, при изготовлении применяется закаленная инструментальная сталь.
Метчики используются для получения внутренней резьбы. Он также изготавливается при применении закаленной инструментальной стали, которая характеризуется высокой износоустойчивостью. Метчик имеет форму стержня, рабочая часть которого имеет несколько впадин и выступающих граней. За счет этого существенно упрощается процесс резьбонарезания.
Специальные головки также могут применяться для проведения рассматриваемой работы. Они могут иметь различные размеры, применяются в паре со специальной державкой.

Метчики Плашки для нарезания резьбы Головка для резьбонарезания

Стоимость ручных инструментов невысокая, при этом они характеризуются высокой эффективностью в применении.

Как правильно нарезать витки на водопроводной трубе

Рекомендации по нарезанию витков на водопроводной трубе во многом связаны с тем, какая именно технология применяется. Ручной инструмент для нарезания наружной резьбы должен применяться с учетом следующей информации:

Нужно применять смазывающие вещества, которые добавляются в зону резания для снижения степени износа режущей кромки.
На момент работы нужно следить за тем, чтобы инструмент был расположен строго перпендикулярно заготовке. При его смещении витки могут быть расположены друг относительно друга неправильно.
При резьбонарезаии уделяется внимание тому, чтобы с зоны резания своевременно удалялась стружка.

Нарезание резьбы на водопроводной трубе

Рассматриваемая работа может проводится и в бытовых условиях.

Работа плашкой

Плашки применяются для обработки наружной цилиндрической поверхности. Среди особенностей ее применения можно отметить следующие моменты:

Заготовка закрепляется в тисках. Во время работы она должна находится в неподвижном состоянии.
Перед применением инструмента режущая кромка и обрабатываемая поверхность смазываются маслом.
Как правило, на торцевой поверхности создается небольшая фаска. Она упрощает процесс навинчивания плашки на обрабатываемую поверхность.
Во время работы нужно уделить внимание тому, чтобы плашка не смещалась. Из-за этого резьба может нарезаться неравномерно, ход плашки становится более тяжелым.
На 2-3 витка по ходу резьбы делается один оборот в обратном направлении. Подобным образом обеспечивается удаление стружки с зоны обработки, повышается качество получаемой поверхности.

После завершения работы проверяется качество рабочей поверхности. Для этого достаточно накрутить гайку, у которой должен быть свободный ход.

Работа клуппом

Для проведения рассматриваемой работы может использовать клупп. Он напоминает плашку, но при этом имеет большие размеры. Зачастую он применяется для нарезания резьбы на трубах, поставляется в специальных наборах с рукоятками. Среди особенностей применения отметим:

Клуппом характеризуется высокой эффективностью, поэтому процесс нарезания витков упрощается.
Инструкция по использованию плашки и клуппа практически идентична, разница заключается лишь в том, какое усилие нужно прикладывать для получения требуемого результата.

Работа ручным клуппом Электрический клупп

Набор для нарезания резьбы зачастую представлен сочетанием насадок различных диаметров. При изготовлении рабочей части также используется износостойкий материал, который не тупится при длительном применении.

Более подробно рассмотрим первые четыре метода, наиболее часто применяемые на оборудовании токарно-фрезерных групп.

Метод наиболее простой, в основном применяется на станках токарной группы, но может применяться и на станках фрезерных, при наличии ЧПУ управляемых расточных головок, расточных головок универсальных с радиальной подачей и в других редких нестандартных случаях (к примеру, когда мелкоразмерная деталь (заготовка) зажимается в цанговый патрон и устанавливается в шпиндель станка, а резец в державке (в тисках) крепится к столу станка, т.е. как бы инструмент и деталь меняются местами. )

- данным методом, при помощи одной державки и разных типов режущих пластин, можно легко получать различные виды резьб, с различными шагами, заходами, допусками и т.д.;

- не самый лучший вариант для нарезания длинных ходовых винтов на токарном станке резцами (даже с люнетом), нарезания длинных шпилек. ;

- обработка вязких материалов может вызывать низкую чистоту поверхности и трудности с эвакуацией стружки;

- довольно большие сложности с обработкой глубоких внутренних резьб (уже при вылетах более 3-4 диаметров рекомендуется применение виброгасящих державок).

- пластины с полным профилем - профиль, радиус при вершине и во впадине, полностью соответствует шагу нарезаемой резьбы, иногда есть дополнительная зачистная кромка для снятия заусенца, наиболее точные и прочные резьбы;

- радиальное врезание — метод хоть и простой, но чаще применяемый на старых системах ЧПУ и на универсальных станках — больше сложностей со стружкодроблением, больше склонность к вибрации, больше усилия и др., более применим для мелких резьб, равномерный износ пластины по всему профилю;

- односторонне боковое врезание — чаще применяется на современных системах ЧПУ, лучше стружкодробление, меньше склонность к вибрациям, меньше усилия, лучше работают пластины со стружколомами, меньше количество проходов;

- двухстороннее боковое врезание — чаще применим для более крупных резьб и для современных систем ЧПУ;

В случае несоответствия происходит затирание одной из боковых сторон резьбы, искажается профиль резьбы, снижается стойкость пластин и т.д.

Иногда задают вопрос о возможности применения наружных правых резьбовых пластин, например, на внутренних левых державках.

Для качественных резьб такие замены недопустимы. Наружные пластины для наружных резьб, внутренние для внутренних. как бы они не были визуально похожи.

Есть ряд отличий в изготовлении этих пластин. Ниже приведены картинки из каталогов Sandvik , Vargus, Carmex , которые поясняют эти особенности.

Величина радиуса при вершине подбирается индивидуально для каждой операции в зависимости от условий обработки: скорости резания, количества проходов. Правильно подобранное значение радиуса является залогом высокой надежности и эффективности обработки.

Величина радиуса при вершине у пластин для нарезания внутренних резьб значительно меньше, чем у пластин для наружной обработки.

Производителей инструментов для токарного резьбонарезания огромное количество, от дорогих брендов, до весьма дешевых.

Качество изготовления инструмента, качество крепления пластин, надежность пластин, производительность - довольно сильно зависят от цены инструмента.

Следует заметить, что большинство пластин для токарных державок взаимозаменяемы и легко устанавливаются в державки других производителей (но исключения есть, много пластин с дополнительными фиксирующими элементами, они, как правило, не взаимозаменяемы).

Среди производителей хотелось бы отметить две фирмы с большим ассортиментом и довольно качественным инструментом, при хорошем соотношении цена / качество.

На указанных сайтах есть довольно хорошее программное обеспечение в on-line режиме, по подбору инструментов, определению режимов резания, и даже написанию блока управляющей программы для различных систем ЧПУ. Программы довольно корректно выбирают и инструмент, и режимы резания, и методы нарезания резьбы, и разбивку по проходам и т.д.

И конечно же подобного типа резьбонарезной инструмент есть и в каталогах таких производителей как Sandvik , Ceratizit , Kennametal , Seco, Iscar, Arno , Pramet и многих других.

Метод наиболее применим на станках ЧПУ фрезерной группы. Позволяет нарезать резьбы как внутренние, так и наружные резьбы с различным шагом и допусками.

- один и тот же инструмент может применяться для нарезания разных размеров резьб и различных допусков, но с одинаковым шагом (однониточные (одновитковые) фрезы - с любым шагом) с некоторыми оговорками;

- метод позволяет более легко решать проблему стружкодробления в вязких материалах (наиболее часто применим для нержавеющих и жаропрочных материалов);

- не высокие усилия резания (что немаловажно при работе с увеличенным вылетом и при обработке тонкостенных деталей);

- при поломке инструмента (в сравнении с метчиком) нет сложностей с удалением поломанного инструмента;

- в зависимости от выбранной траектории движения инструмента можно нарезать левые или правые резьбы, осуществлять встречное или попутное фрезерование.

Резьбовые фрезы формируют резьбу с несколько искаженным профилем. Степень искажения зависит от соотношения диаметра резьбы и диаметра фрезы, а также от шага резьбы.

Чтобы минимизировать отклонения профиля диаметр фрезы не должен превышать 70% от диаметра резьбового отверстия.

Удаление припуска за несколько проходов позволит значительно улучшить обработку резьб с крупным шагом, а также исключит вероятность поломки инструмента при резьбофрезеровании в труднообрабатываемых материалах. Фрезерование резьбы за несколько проходов также целесообразно применять в случае, когда резьба имеет очень жесткий допуск. Кроме того, такой способ гарантирует стабильность процесса, даже если инструмент работает с большим вылетом или условия резания неблагоприятны.

Операции резьбофрезерования рекомендуется выполнять без использования СОЖ во избежание появления термических трещин.

Применение СОЖ допускается в случаях окончательной обработки нержавеющих сталей, алюминия, обработки жаропрочных сплавов или чугуна. Для улучшения процесса эвакуации стружки рекомендуется использовать обдув сжатым воздухом.

Монолитные твердосплавные фрезы в основном перекрывают диапазон внутренних резьб от М1 и изготавливаются размером до 20 мм, также изготавливаются серии малоразмерных резьбофрез начиная от диаметра 0,2 мм для мелких резьб. Есть серии резьбофрез для нарезания резьб в каленых материалах до 62-64 HRC.

Всем доброго времени суток. Сегодня мы разберём следующий вид токарных резцов – это резьбовые. Как и в остальных статьях о типах токарных резцов мы сначала познакомимся с резьбовыми резцами для универсальных токарных станков, затем и для станков с ЧПУ.

Также получим и откроем в SolidWorks модели резьбовых токарных резцов для станков с ЧПУ.

Универсальные резьбовые токарные резцы

Как понятно из названия данный тип резцов служит для нарезания резьбы на деталях. Резьба бывает наружная и внутренняя, так и токарные резцы подразделяются на два вида, для наружной обработки и для внутренней.

Токарные резец для наружной резьбы представлен на картинке ниже.

Токарные резец для обработки наружной резьбы.

И следом токарные резец для обработки внутренней резьбы.

Токарный резец для обработки внутренней резьбы.

Стоит отметить что токарными резцами для обработки внутренних диаметров можно нарезать резьбу в отверстиях достаточно большого диаметра. Это объясняется геометрическими параметрами державки резца.

Еще по резьбовым токарным резцам стоит отметить, как и в общем по всем универсальным, что их нельзя использовать сразу, принеся с магазина, их нужно правильно заточить.

Резьбовые резцы в зависимости профиля резьбы обычно затачиваются под 60 градусов для метрической резьбы и 55 градусов для дюймовой. Заточку резьбовых резцов проводят с помощью специального шаблона.

Шаблон для заточки резьбовых резцов.

Далее переходим к современным типам токарных резьбовых резцов со сменной пластиной.

Современные резьбовые токарные резцы

Они в основном используются на станках с ЧПУ и имеют конструкцию, состоящую из державки и сменной пластины, данная пластина подбирается в зависимости от профиля резьбы.

Резьбовые токарные резцы для станков с ЧПУ

Токарные резьбовые резцы для станков с ЧПУ также подразделяться на наружные и внутренние. Их назначение точно такое же, как и у универсальных резьбовых токарных резцов

Современные резьбовой токарный резец для наружной обработки на картинке ниже