Дюймовая коническая резьба: особенности, технология нарезки

Принципы нарезки

При нарезке нужно учитывать ряд особенностей:

точность нарезания определяется параметрами отверстий: диаметр, перпендикулярность осевой линии к поверхности заготовки, длина;
дюймовая нарезается с углом профиля 60 градусов, а метрическая — 55;
вершины и впадины дюймовой резьбы, в отличие от метрической, имеют больше притуплений и обладают лучшей герметичностью;
для упрощения процесса требуется сверление отверстия цилиндрическим сверлом, его подбирают по наименьшему диаметру;
обязательно требуется снятие фаски;
при работе инструмент нужно смазывать, чтобы не допустить перегрева;
при нарезке производится 2 оборота вперёд, а потом 1 назад;
усилие на режущий инструмент можно ослабить после проходки до середины расчётной длины;
по достижении нужной длины снять плашку можно путём вращения в обратном направлении;
перед чистовой нарезкой, нужно сделать черновую.

Конические метчики отличаются удлинённой формой заборной части и неполной резьбой, которая дополнительно выполняет калибрующую роль. В верхней части они имеют квадратное сечение, на режущей части сделаны продольные канавки для удаления стружки.

Нарезка:

Заготовка вертикально закрепляется в тисках.
На инструмент наносится смазка.
Инструмент прикладывается перпендикулярно осевой линии для резки резьбы, то есть строго в горизонтальной плоскости.
Выполняется нарезка нескольких витков.
Проверяется правильность работ. В случае перекоса нужно убрать режущий инструмент, обстучать деталь и повторить этапы 3–4.
Дальнейшая нарезка проводится при условии правильного расположения первых витков. Проверить можно обычным уровнем.
Формируется резьба на необходимую длину.
По окончании работ удаляют стружку и очищают инструмент от смазки.

Для нарезки на токарных станках применяют головки с резьбонарезными плашками. Особенностью конструкции инструмента является автоматическое раздвигание плашек в процессе работы. Благодаря этому достигается высокая точность обработки и обеспечивается оптимальная производительность.

В некоторых случаях применяют накатные ролики. Точность нарезки ниже, чем в случае применения головок, а сложность работ выше.

Для настройки токарного станка достаточно выставить низкие обороты вращения шпинделя и связать с ними смещение суппорта. Правило настройки: один оборот шпинделя должен соответствовать перемещению суппорта на расстояние шага резьбы.

На токарно-винторезных станках выполнить настройку просто, поскольку доступно много комбинаций сцепления на коробке передач. При необходимости возможна нарезка резьбовых канавок нестандартных размеров.

Маркировка и классы точности

В соответствии с ГОСТом 6111-52, дюймовая коническая резьба делится на 3 класса точности, обозначаемые цифрами от 1 до 3. После цифровых значений ставится буква, обозначающая тип нарезания (A – внешняя, B – внутренняя). К 1 классу относятся резьбы с низкой степенью точности нарезания. Представителями 2 категории являются резьбы средней степени точности. К 3 классу относятся варианты высокой точности, выполняемые по строгим нормативам.

Для определения качества изделия необходимо изучить его номенклатуру с обозначениями. Вид нарезки обозначается отдельной буквой. Например, символ R обозначает дюймовую конусную резьбу. После него следует значение диаметра, выраженное либо целым числом, либо дробью. Символы L (Left) и R (Right) указывают направление витков. В конце маркировки пишется длина свинчивания. В некоторых обозначениях дополнительно пишется класс.

Для правильной маркировки изделия нужно изучить его качества. Для измерений идеально подходят калибры, определяющие множество характеристик дюймовой резьбы. Но в большинстве случаев эти цифры являются табличными величинами. В редких случаях люди прибегают к использованию линеек. Стоит учитывать единицу измерения резьбы, чтобы правильно определить обозначение.

Нарезание внутренних резьб

Для нарезания внутренних резьб используются метчики – инструменты наподобие винта с режущими канавками. Как правило, для нарезки требуется два метчика для черного и чистового прохода. Разница – в глубине прорезания канавок. Есть и трехпроходные метчики, и иные варианты нарезки. Для работы с ними необходимы специальные воротки, которые могут быть различными по конструкции, но обязательно должны подходить по размеру к рабочему инструменту.

Перед нарезкой резьбы очень важно подготовить отверстие нужного диаметра. В противном случае вы либо сломаете метчик (при диаметре отверстия менее требуемого), либо получите некачественную резьбу

Так, если необходима внутренняя резьба М10, т. е. 10 мм по диаметру канавки, то диаметр отверстия должен составлять 8,5 мм. Определяется это исходя из шага резьбы. Для М10 он составляет 1,5 мм и, соответственно требуемый диаметр отверстия будет составлять 10-1,5=8,5 мм. Шаги резьб можно узнать с помощью специальных формул, хотя более простым вариантом будет не высчитывать диаметр, а узнать его значение из таблицы.

После подготовки отверстия переходим непосредственно к рассмотрению вопроса как правильно нарезать резьбу

Крепим метчик в держатель и начинаем не спеша вкручивать его в отверстие, особое внимание уделяя соблюдению точности направления. Нарезка производится по часовой стрелке с приложением определенных усилий

Для успешной нарезки метчик должен быть острым и качественным. Длительность его работы и вероятность поломки зависят от использования смазки. Несколько капель масла не только облегчат нарезку, но и улучшат качество резьбы

Это особенно важно для нарезки глухих отверстий. Естественно, что для работы не помешает наличие определенных навыков, которые приходят вместе с практикой

Впрочем, данная операция сравнительно проста и навыки приобретаются после 3-4 резьб.

Способы нарезки конической трубной резьбы

Для используются специальные инструменты известные как круглые плашки, которые соответствуют требованиям ГОСТа 6228. Плашки различаются по размерам диаметра резьбы, которого они способны нарезать. Плашка представляет собой закаленную гайку с центральным отверстием которое и осуществляет нарезание, а также боковые отверстия, которые позволяют освобождать трубу от образующейся металлической стружки.

На боковых поверхностях плашек расположены отверстия для вкручивания ручек, либо укрепляются клуппы, которые позволяют работать с меньшими усилиями, но с большей продуктивностью. При использовании плашки наружная резьба всегда нарезается за один проход. Использовать этот инструмент возможно как ручным, так и машинным способом который применяется при огромных объемах работ.

Оборудование для нарезки

Существуют также специальные аппараты для нарезки, например, резьбонарезные станки. Эти станки могут нарезать как конусную так и цилиндрическую резьбу на трубах. Резьбонарезные станки имеют мощный двигатель, специальный тормоз для более безопасной работы, прочные подшипники которые увеличивают качество и точность работы, а также долговечность машины. Подобный станок позволяет нарезать обычную резьбу за 16 секунд, такая работоспособность часто требуется при строительстве крупных зданий, во время укладки трубопроводов.

Для нарезания внутренней конической трубной резьбы, используют такой инструмент как метчик. Он представляет собой закаленный винт имеющий на своей поверхности продольные борозды по которым отходит наружу образовавшаяся в процессе нарезки металлическая стружка. Метчик имеет рабочую и хвостовую части. Хвостовая часть вставляется в вороток метчикодержателя являющегося ручкой на который оказывается физическое воздействие для вращения во время нарезания резьбы. Рабочая же часть метчика в свою очередь вставляется в трубу и проворачивается, осуществляя нарезку.

Для нарезания внутренней конической резьбы также существуют станки, в которой метчик вращается с помощью мотора. Такой аппарат используется, например, при прокладке больших участков трубопроводов. В домашних условиях обычно бывает достаточно ручного метчика.

Применение труб с конической резьбой

Применяется для резьбовых соединений водяных, топливных, воздушных и масляных трубопроводов станков и машин. В некоторых случаях возможно использование специальных переходников которые имеют с одной стороны коническую, а с другой цилиндрическую резьбы, таким образом значительно расширяя возможности для монтажа.

Таким образом такой метод является очень важным и распространенным инженерным решением используемым для соединения труб.

Требования ГОСТ

Основные требования ГОСТ 6111-52:

отклонение оси базовой плоскости к номинальному диаметру по величине не должно превышать резьбовой шаг;
положение базовой плоскости задаётся расстоянием от торца заготовки;
диаметры конической резьбы располагаются в единой основной плоскости, определяются расчётным сечением;
длина наружной резьбы l2 определяется на основе проверки среднего диаметра соответствующим кольцевым калибром, а внешней — пробкой;
при навинчивании труб и муфт номинальных размеров плоскость резьбы должна совпадать с торцевой частью муфты;
количество витков на большом диаметре конуса не должно быть менее двух;
длина от базовой плоскости до торцевой части трубки может быть уменьшена, но при этом соответствовать другим требованиям стандарта;
образующие конуса с осевой линией должны составлять угол 1047’24”.

Коническая резьба по ГОСТу (Фото: Instagram / metall_detal)

Требования ГОСТ 6211-81

Величины среднего d2 и внутреннего d1 диаметров должны быть вычислены по формулам:

d2=d-0,640327•P;

d1=d-1,280654•P;

где d — наружный диаметр;

P — шаг.

длина внутренней резьбы должна составлять 0,8(l1-Δ1l2), где Δ1l2 — величины, указанные в Таблице 2, ГОСТ 6211-81;
расстояние ввинчивания наружной на внутреннюю резьбу должно составлять l1+Δ1l2;
смещение базовой плоскости величина суммарная, определяется шагом, углом наклона профиля, углом конуса, средним диаметром;
допуски по среднему диаметру указаны в Таблице 3, ГОСТ 6211-81.

Обозначение на чертежах

В связи с тем, что при применении трубной конической резьбы могут использоваться различные типы таких спаек, то должным образом необходимо знать размеры. Согласно ГОСТ 6111-52 размеры обозначаются дробью, где знаменатель, это внешний диаметр, а числитель его внутренний диаметр.

Обозначения трубной конусной резьбы на чертеже представлены такими буквами, как:

R – обозначение конической резьбы с наружным резьблением.
Rc – указывается конические внутренние пазы.
Rр – внутренняя резьба цилиндрического профиля.
LН – нарезка с левой спиралью.
RH – с правой спиралью.
МК – метрическая конусовидная.
М – метрическая.
К – коническая дюймовая резьба.
Трубная коническая резьба – К труб ½ ГОСТ 6211-69.
С укороченным профилем – К труб ½ укор ГОСТ6211-69.
Укороченная коническая с повышенной точностью – К труб ¾ пов. точ. ГОСТ 6211-69.

Цилиндрическая резьба используется непосредственно вместе с наружной конусной нарезкой, что располагают одинаковым шагом.

Способы нарезки конической трубной резьбы

В отличие от стандартной цилиндрической резьбы, где диаметр одинаков на протяжении всей длины детали, коническая делается с учетом особенностей соединения. Выполняют ее на станках, допускающих движение суппорта под заданным углом, либо с помощью слесарных приспособлений: плашек и метчиков

При нарезании конических резьб важно точно соблюдать направление движения и положение инструмента. Контролируют процесс с помощью угольника. Отклонения серьезно ухудшают качество и резьбу уже нельзя использовать в ответственных соединениях

Рабочий инструмент может состоять из комплекта метчиков, плашек с указанными на них номерами

Отклонения серьезно ухудшают качество и резьбу уже нельзя использовать в ответственных соединениях. Рабочий инструмент может состоять из комплекта метчиков, плашек с указанными на них номерами.

Как нарезать резьбу самостоятельно? Прежде всего необходимо надежно зафиксировать деталь в тиски с таким расчетом, чтобы обеспечить доступ измерительного угольника. Если есть сверлильный станок, то достаточно без перекосов зажать ее. Когда используется дрель, то проконтролировать угол сложнее. Можно воспользоваться дополнительными приспособлениями, например, кондуктором или направляющей муфтой. Особую аккуратность следует проявить при чистовом проходе коническим сверлом или разверткой. Точно выполненное отверстие позволит метчику правильно сделать заход. Когда уклон наружного конуса детали соответствует указанному углу, то плашка легко самоориентируется по нему и резьба получится качественной.

Оборудование для нарезки

В практической деятельности обычному слесарю не часто приходится делать коническую резьбу, если специфика производства не связанна с изготовлением деталей с таким видом соединений. Домашний мастер сталкивается с этой операцией еще реже. Помощником в работе станет таблица определения диаметров.

Размер в дюймах	Диаметр отверстия, мм	Глубина сверления, мм
d_c	d_o
⅛	8,10	8,57	15
¼	10,80	11,45	20
⅜	14,30	14,95	24
½	17,90	18,63	29
¾	23,35	24,12	31
1	29,35	30,29	37
1¼	37,80	38,95	40
1½	43,70	44,85	42
2	55,25	56,66	44

Наибольший диаметр конуса обозначают d_o, а наименьший d_c. Для облегчения захода инструмента делается фаска. В цилиндрическом отверстии сделать метчиком нарезку сложно и долго. Для снижения трудоемкости и ускорения операции используют конические сверла и развертки нужного размера. Если инструмент комплектный, то сначала берут метчик или плашку с номером 1. Это черновая резка. Затем проходят инструментом №2. Иногда в комплекте может быть 3 вида метчиков. В цветных металлах коническая резьба может делаться за один проход, если использовать смазочно-охлаждающие жидкости. Работая со сталью желательно проходить отверстие последовательно всеми метчиками.

Увидеть конус можно и по губкам для внутренних измерений. Достаточно их вставить вовнутрь и будет виден уклон на плашке относительно параллельных губок штангенциркуля. Конусные плашки шире обычных, поскольку они должны полностью перекрывать длину обрабатываемой детали. Работать ими тяжелее. Нагрузка распределяется по всей режущей поверхности, поэтому используют мощный вороток с длинными рукоятками, либо удлиняют их для создания рычага. Обозначается машинная плашка 2684-0015, ручная 2684-0015р. Все характеристики указаны в ГОСТ 6228-80. Метчик имеет аббревиатуру 2680-0016. Технические характеристики описаны в ГОСТ 6227-80.

Конические соединения используется в ответственных узлах, поэтому требования в чистоте обработки поверхности высокие. Добиться ее можно только при использовании качественных смазочно-охлаждающих жидкостей. Выбор составов широк. Но если профессиональных материалов под рукой нет, то в домашних условиях можно для работы использовать животный жир. По своим характеристикам он отлично подходит для этой цели. Многие опытные мастера часто его используют в своей практике. Он гарантирует хорошее скольжение, качественную резку металла без сколов.

Режущий инструмент изготовляется из инструментальных, быстрорежущих сталей. В ГОСТе указан рекомендуемый ресурс плашек и метчиков. Рассчитывается он для инструмента из сплава Р6М5 по заготовкам из стали 45. Плашка должна гарантированно выполнить обработку от 125 (более 1 дюйма) до 225 (менее дюйма) наружных резьб, соответствующих требованиям ГОСТ. Соответственно, если в работе используются более прочные сплавы деталей, то ресурс уменьшается. Для проверки качества обработки, геометрических размеров и соответствия профилю используются специальные шаблоны — калибры. Такие же приспособления применяются при заточке резцов для токарных станков.

Проверка шага резьбы

В промышленности для механического контроля и проверки шага резьбы используют калибратор или профильные гребенки (шаблоны), диаметры замеряют штангенциркулем.

В быту наиболее простой метод определения размеров — вкручивание детали с неизвестной нарезкой в элемент с установленными параметрами.

Еще один вариант нахождения шага при отсутствии дюймовых резьбомерных шаблонов — прикладывание детали с профилем к миллиметровой линейке и подсчет количества витков на участке длиной 25,4 мм.

Если тип резьбы абсолютно неизвестен, изучают ее профиль и принимают в расчет тип детали, на который она нанесена.

Обычно на крепежных болтах используется метрическая резьбовая насечка с треугольным сечением и заостренной вершиной. На трубопроводную арматуру наносят дюймовую нить со срезанной верхушкой, а на трубы — разновидность с закругленным пиком треугольника.

Также для определения шага можно воспользоваться приведенными выше таблицами. Для этого необходимо замерить наружный диаметр штангенциркулем, после чего соотнести его с табличными данными и узнать шаг или количество нитей на один дюйм.

Этапы проведения резьбонарезных работ клуппом

Виды и классификация: дюймовая Fanuc и другие

По форме поверхности трубы, на которой выполняется резьба, она может быть:

Цилиндрической – традиционная нарезка на прокате постоянного диаметра;
Конической – здесь основанием выступает конусная труба, то есть та, у которой наружный диаметр к торцу постепенно уменьшается.

При этом различают внутреннюю и наружную винтовую нарезку в соответствии с ее расположением на стенках. Назначение же может быть только одно: трубная внутренняя коническая резьба, как и наружная, образует крепежно-уплотняющие соединения.

По привязанной системе измерений выпускаются трубы с резьбой двух типов:

Метрическая (с углом профиля 60º) – наиболее распространенный вид соединений, применяемых в нашей стране при производстве нового оборудования.
Дюймовая (α=55º), чей наружный диаметр и прочие параметры привязаны к английской системе мер, то есть выражаются в дюймах. Коническая дюймовая резьба отличается тем, что не имеет привязки к шагу нарезки. Вместо этого используется количество витков на единицу длины.

Направление витков может быть правым, реже – левым. Также следует учитывать количество их заходов.

Нормальная

Для диаметров от 1ʺ до 6ʺ чаще используют нарезку в 11 ниток на дюйм.

Мелкая

Отличается большим количеством витков на единицу длины благодаря сокращенному шагу нарезки. Делается это для сохранения толщины и прочности стенок, максимальной герметичности соединений или тонкой регулировки взаимного расположения деталей.

Для труб диаметром не больше дюйма (½ʺ и ¾ʺ) принимают 14 витков, но возможна нарезка 19 и 28 ниток при d от 1/16ʺ до 3/8ʺ.

Особенности дюймовой конической резьбы

Дюймовая коническая резьба нашла своё применение в промышленном секторе Европы и США. Этот вид нарезки используется для изготовления муфт, угольников, тройников, контргаек и иных трубных соединений. Благодаря своей прочности, коническая резьба применяется в производстве шестерней для компаса, винтовых конструкций и креплений для создания сантехнического оборудования, бытовой техники и вычислительных машин, включая ПК.

Эта разновидность нарезки обладает следующими особенностями:

вершины и витки дюймовой конической резьбы обрезаны или притуплены, что обеспечивает лучшую непроницаемость;
угол профиля является константой и равняется 55°;
конусная поверхность всегда находится под углом и отклоняется в пропорции равной 1:16;
максимальный диаметр конуса равен 6’’;
вершины треугольника резьбы всегда обрезаны или притуплены;
основные параметры нарезки (внешний, внутренний и средний диаметры, ход и шаг) являются табличными величинами.

Этот вид не может объединяться с цилиндрическим видом резьбы, создавая особые соединения. Это обусловлено разными значениями углов профилей. Если угол дюймовой конической резьбы равняется 55°, то угол цилиндрической нарезки по стандарту равен 60°.

Это свойство обусловлено конусной формой винтовой поверхности. Во время натяжения витки уплотняются, образуют прочное, непроницаемое соединение и герметизируют внешние впадины труб и крепительных конструкций. Эта особенность автоматически исчезает при демонтаже или повторном создании витков.

Большая часть параметров дюймовой конусной резьбы обозначена в специальных нормативных справочниках, где в табличной форме записаны размеры и другие технические характеристики. Разработка всех деталей и зазоров должна выполняться в рамках установленных значений. В противном случае конструкции не смогут крепко совместиться друг с другом. Механизмы, связанные при помощи этого типа нарезания, легко реконструируются и монтируются из-за устранения внешних дефектов и деформаций соединений посредством плотного расположения всех витков.

I. РАЗМЕРЫ

1. Профиль и размеры конической дюймовой резьбы с углом профиля 60° должны соответствовать черт. 1 и табл. 1.

Черт. 1

Шаг резьбы измеряется параллельно оси резьбы.

Биссектриса угла профиля перпендикулярна к оси резьбы.

Пример условного обозначения конической резьбы 3

4¢¢K

3 4¢¢ГОСТ 6111-52(Измененная редакция, Изм. № 2).

Таблица 1

Размеры в миллиметрах

Обозначение, размера резьбы, дюймы	Число ниток на 1¢¢n	Шаг резьбы Р	Длина резьбы	Диаметр резьбы в основной плоскости	Внутренний диаметр резьбы у торца трубы dT	Рабочая высота витка H
рабочая l 1	от торца трубы до основной плоскости l 2	средний d 2=D 2	наружный d =D	внутренний d 1=D 1
1/16	27	0,941	6,5	4,064	7,142	7,895	6,389	6,135	0,753
1/8	7,0	4,572	9,519	10,272	8,766	8,480
¼	18	1,411	9,5	5,080	12,443	13,572	11,314	10,997	1,129
3/8	10,5	6,096	15,926	17,055	14,797	14,416
½	14	1,814	13,5	8,128	19,772	21,223	18,321	17,813	1,451
¾	14,0	8,611	25,117	26,568	23,666	23,128
1	11½	2,209	17,5	10,160	31,461	33,228	29,694	29,059	1,767
1¼	18,0	10,668	40,218	41,985	38,451	37,784
1½	18,5	46,287	48,054	44,520	43,853
2	19,0	11,074	58,325	60,092	56,558	55,866