Сформировать на основе теоретических знаний навыки выполнения работ на токарном станке. Знания и навыки нарезания резьбы на токарном станке. Чтобы перейти к учебному материалу, кликните на каждую из иконок
Тока́рный стано́к — станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов, древесины и других материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют черновое и чистовое точение цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развёртывание отверстий и т. д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец — режущий инструмент — перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи.
Значительную долю станочного парка составляют станки токарной группы. Она включает, согласно классификации Экспериментального НИИ металлорежущих станков, девять типов станков, отличающихся по назначению, конструктивной компоновке, степени автоматизации и другим признакам.
Применение на станках дополнительных специальных устройств (для шлифования, фрезерования, сверления радиальных отверстий и других видов обработки) значительно расширяет технологические возможности оборудования.
Токарные станки, полуавтоматы и автоматы, в зависимости от расположения шпинделя, несущего приспособление для установки заготовки обрабатываемой детали, делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные предназначены в основном для обработки деталей значительной массы, большого диаметра и относительно небольшой длины.
Токарная обработка является одной из разновидностей обработки металлов резанием. Она осуществляется срезанием с поверхностей заготовки определенного слоя металла (припуска) резцами, сверлами и другими режущими инструментами. Вращение заготовки, посредством которого совершается процесс резания, называется главным движением, поступательное перемещение инструмента, обеспечивающее непрерывность этого процесса,— движением подачи. Благодаря определенному сочетанию этих движений на токарных станках можно обрабатывать цилиндрические, конические, фасонные, резьбовые и другие поверхности.
Доступны различные формы токарных станков в разных форматах и спецификациях. Есть деревообрабатывающие токарные станки, металлообрабатывающие станки и машины, используемые для декоративного точения, обработка стекла и алмазная обработка. Существуют легкие токарные станки, которые полезны для мягких работ, например, в мини-инструментальных комнатах или для практических применений или демонстраций. Существуют мощные токарные станки, используемые для массового производства на электростанциях, сталелитейных и бумажных фабриках, судостроительной и автомобильной промышленности, горнодобывающей промышленности, текстильной промышленности.
Нарезание резьбы — одна из наиболее распространенных операций в металлообработке. Для ее выполнения в несерийном производстве используются универсальные токарно-винторезные станки. Эти станки работают с заготовками в виде тел вращения и небольшими деталями несимметричной формы, которые можно установить на планшайбе станка. В других случаях резьбу получают фрезерованием, накатыванием и прочими способами.
Для формирования резьбы на токарном станке используют режущие инструменты, вершина которых перемещается с постоянной скоростью вдоль оси вращающейся заготовки. При этом на поверхности заготовки образуется винтовая линия. Наклон винтовой линии к плоскости, перпендикулярной центральной оси заготовки, зависит от соотношения скорости вращения шпинделя и скорости перемещения инструмента и обозначается углом подъема винтовой линии. Расстояние между двумя соседними одинаковыми элементами резьбы, измеренное вдоль оси, называется шагом резьбы.
При углублении инструмента в заготовку по винтовой линии образуется поверхность с такой же формой, как и у вершины инструмента. Профилем резьбы называется контур сечения резьбы на плоскости, проходящей через ее ось вращения. В зависимости от профиля резьбы делятся на треугольные, трапециевидные, прямоугольные и круглые, которые используются крайне редко. Резьба с прямоугольным профилем является упорной, она применяется для резьбовых пар, работающих под значительной нагрузкой.
В зависимости от формы базовой поверхности, резьбы разделяются на цилиндрические и конические. Конические резьбы используются в масляных, водяных, топливных и воздушных системах, словом там, где требуется герметичность соединения. По виду базовой поверхности резьбы можно разделить на внешние и внутренние.По направлению различают левые и правые резьбы, правая резьба закручивается при вращении по часовой стрелки, а левая — против. По количеству нитей резьбы выделяют однозаходные и многозаходные. Многозаходные резьбы позволяют пройти большее расстояние за один оборот. Количество заходов можно определить, взглянув на торец детали. В зависимости от единиц измерения выделяют метровые и дюймовые резьбы.
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:
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.
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:
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
При формировании резьбы резцом следует учитывать ряд особенностей такой технологии.
Резьбу внутреннего типа нарезают в уже подготовленных отверстиях, которые получены расточкой или сверлением. Наиболее широкое применение имеет нарезание резьбы специальным резьбовым резцом. Профиль режущей кромки резца определяет профиль резьбы. Режущая кромка выполняется из твердых и быстрорежущих сплавов. Предварительная подготовка детали перед нарезанием наружной резьбы заключается в её обточке до диаметра, который меньше диаметра резьбы на 1/40-1/12. Во время нарезания резьбы происходит деформация металла, и наружный диаметр резьбы возрастает. Аналогичная подготовка, только в противоположную сторону, производится для нарезания внутренней резьбы. В этом случае обрабатывается отверстие диаметром, большее на 0,2-0,4 мм при работе с вязкими материалами, такими как сталь, титан, бронза, и на 0,1-0,02 мм при обработке хрупких материалов: бронзы, чугуна, высокопрочной стали.
Нарезание резьбы при помощи резцов выполняется в несколько проходов. После одного прохода резец перемещается в исходное положение. Нарезание резьбы производится только одной режущей кромкой инструмента, одновременное использование двух кромок приводит к снижению качества поверхности. Количество черновых и чистовых проходов определяется материалом заготовки, резцом, высотой резьбы, требованиями к чистоте поверхности резьбы.
При нарезании резьбы метчиками небольшие отверстия обычно нарезают сразу же после сверления; большие отверстия предварительно растачивают. Диаметр отверстия под резьбу должен быть несколько больше внутреннего диаметра резьбы, что необходимо для уменьшения силы резания и предотвращения поломки метчика. Металл нарезаемой гайки под действием силы резания несколько затекает во впадины резьбы. Чем более пластичен металл нарезаемой детали, тем сильнее он течет и, следовательно, тем больше должен быть диаметр отверстия под резьбу.
Если диаметр отверстия равен внутреннему диаметру резьбы, то металл будет испытывать повышенное давление, в результате которого первые витки резьбы сминаются и даже срываются; при этом часто происходит поломка метчика.Метчик представляет собой инструмент в виде стержня с резьбой, выполненный из закаленной стали. На поверхности стрежня вдоль его оси имеются фрезерованные канавки, благодаря которым резьба имеет режущие кромки. Хвостовая часть метчика имеет квадратное сечение, которое позволяет закрепить его в патроне или воротке.
В ходе нарезания резьбы металл не только срезается в стружку, но и пластически деформируется из-за врезания инструмента, и внутренний диаметр отверстия увеличивается. С учетом этой особенности диаметр отверстия под резьбу рассчитается путем вычитания из наружного диаметра метчика шага резьбы.
Существует множество различных метчиков, из которых распространение получили гаечные, ручные и машинные. Для нарезания резьбы при помощи метчика деталь закрепляется на станке, в ней сверлится отверстие и шпиндель настраивается на требуемое число оборотов. Метчик, установленный в задней бабке, за счет движения пиноли вводится в отверстие, и деталь совершает вращение.
Для контроля элементов резьбы — шага, диаметров, формы профиля — применяются универсальные и специальные инструменты. Выбор того или иного инструмента зависит от типа резьбы и главным образом от ее точности. В первую очередь контролируются шаг, средний диаметр и форма профиля и затем уже наружный и внутренний диаметры.Измерение шага резьбы. Измерительной линейкой или штангенциркулем определяют длину нескольких шагов резьбы и полученный результат делят на количество шагов.
Шаг как наружной, так и внутренней резьбы можно определить при помощи резьбомера. На каждой пластинке резьбомера указана величина шага резьбы. Подбирают пластинку таким образом, чтобы ее зубцы плотно, без зазора вошли во впадины измеряемой резьбы. Тогда шаг резьбы будет равен шагу, указанному на пластинке.Измерение среднего диаметра резьбы. Точно измерить средний диаметр резьбы можно с помощью резьбового микрометра. Для измерения резьб различных размеров пользуются комплектами наконечников (один с вырезом второй с конусом) соответствующего размера. Предел использования данного комплекта указан на наконечниках. Так, например, клеймо М 3—4,5 показывает, что данным комплектом можно измерять метрические резьбы с шагом 3; 3,5; 4; 4,5 мм.
У микрометров с пределом измерений 0—25 мм нулевые деления на барабане и стебле микрометра совпадают при плотном прилегании наконечников друг к другу. У микрометров с пределом измерения 25—50 мм совпадение делений должно быть тогда, когда между наконечниками вставлен эталон А.
Проверка профиля резьбы. Форма профиля резьбы проверяется шаблоном. В случае необходимости в очень точном контроле приме няотся специальные микроскопы. Проверка нормальными резьбовыми калибрами. Неответственные резьбы удобно и просто контролировать с помощью калибров. Нормальным резьбовым кольцом проверяют наружный диаметр резьбы. Кольцо навинчивается на винт, и о точности резьбы судят по покачиванию кольца. Внутренний диаметр резьбы проверяют нормальной резьбовой пробкой. Гладкий конец нормального калибра служит для проверки диаметра отверстия под резьбу.
Проверка предельными резьбовыми калибрами. Точные резьбы контролируют с помощью предельных резьбовых калибров. Внутренняя резьба проверяется с помощью резьбового калибра-пробки. Проходной конец калибра должен полностью входить в резьбовое отверстие по всей его длине. Непроходной конец имеет 2—3 витка неполного профиля и не должен ввинчиваться в проверяемое отверстие.
Наружная резьба проверяется проходными резьбовыми кольцами, которые должны полностью навинчиваться на винт и зажиматься непроходной регулируемой скобой для проверки среднего диаметра. В массовом производстве для проверки наружной резьбы пользуются предельными резьбовыми скобами с двумя парами роликов.
Резьба в технике — чередующиеся выступы и впадины на поверхности тел вращения, расположенные по винтовой линии. Является основным элементом резьбового соединения, винтовой передачи, а также червячного зацепления зубчато-винтовой передачи.
Единица измерения диаметра:
Расположение на поверхности:
Направление движения винтовой поверхности:
Число заходов:
Образующая поверхность, на которой расположена резьба:
Дополнительные параметры конической резьбы
Имеет широкое применение с номинальным диаметром от 1 до 600 мм и шагом от 0,25 до 6 мм. Профиль — равносторонний треугольник (угол при вершине 60°) с теоретической высотой профиля Н = 0,866025404Р. Все параметры профиля измеряются в мм.
Условные обозначения в маркировках резьбы: буква M (metric), числовое значение номинального диаметра резьбы (d, D на схеме, оно же внешний диаметр резьбы на болте) в мм, числовое значение шага (для резьбы с мелким шагом) (P на схеме) и буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 16 мм с крупным шагом обозначается как M16; резьба с номинальным диаметром 36 с мелким шагом 1,5 мм — М36×1,5; такая же по диаметру и шагу, но левая резьба М36×1,5LH. Эти параметры могут быть нанесены на инструмент в разных местах и не иметь обозначения М, таким образом, числа 36 и 1,5, нанесенные в разных местах, обозначают М36×1,5. Также на советском и российском инструменте часто встречается сокращенная маркировка мелкого шага, например, 2М16 или 1М16, что означает «М16, мелкая, вторая» или «М16, мелкая, первая», соответственно. В этом случае 1М означает первый шаг от основного, 2М — второй. Для указанного примера 1М16 означает М16×1,75, а 2М16 означает М16×1,5, поскольку основной шаг М16 — 2 мм.
Набор щупов для измерения шага резьбы: метрическая резьба — расстояние между нитками в мм, резьба Уитворта — число ниток на дюйм. Сделано в США, поставлено по ленд-лизу.
Основные шаги метрических резьб M0,25 0,075 M1,1 0,25 M5 0,8 M17 2 M0,3 0,08 M1,2 0,25 M5,5 0,8 M18 2,5 M0,35 0,09 M1,4 0,3 M6 1 M20 2,5 M0,4 0,1 M1,6 0,35 M7 1 M22 2,5 M0,45 0,1 M1,8 0,35 M8 1,25 M24 3 M0,5 0,125 M2 0,4 M9 1,25 M25 3 M0,55 0,125 M2,2 0,45 M10 1,5 M26 3 M0,6 0,15 M2.5 0,45 M11 1,5 M27 3 M0,7 0,175 M3 0,5 M12 1,75 M28 3 M0,8 0,2 M3,5 0,6 M14 2 M30 3,5 M0,9 0,225 M4 0,7 M15 2 M32 3,5 M1 0,25 M4,5 0,75 M16 2
Конусность — 1:16 (угол конуса — φ = 3°34′48″). Предназначена для обеспечения герметичности и стопорения резьбы без применения дополнительных средств. Существует два варианта резьбового конического соединения: коническая наружная резьба с конической внутренней резьбой и коническая наружная резьба с цилиндрической внутренней резьбой.
Стандарт: ГОСТ 25229-82 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая коническая».
Условное обозначение: буквы MK, числовое значение номинального диаметра резьбы в мм, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 24 мм с шагом 1,5 мм обозначается как MK 24×1,5.
Цилиндрическая резьба основана на метрической резьбе (М) с номинальным диаметром от 1,6 до 200 мм и углом профиля при вершине 60°, предназначена для аэрокосмической техники и других применений, требующих высокую усталостную прочность и жаропрочность. Для обеспечения этих свойств впадина резьбы на наружной резьбе имеет увеличенный радиус от 0,15011P до 0,180424P. Внутренняя резьба MJ совместима с внешней резьбой M при совпадении номинального диаметра и шага.
Стандарты:
Условное обозначение: буквы MJ, числовое значение номинального диаметра резьбы в мм, числовое значение шага, поле допуска среднего диаметра и поле допуска диаметра выступов. Например, наружная резьба с номинальным диаметром 6 мм, шагом 1 мм, полем допуска среднего диаметра 4h и полем допуска диаметра выступов 6h обозначается как MJ6×1—4h6h на поверхности вала.
Дюймовая резьба основана на резьбе BSW (British Standard Whitworth) и соответствует резьбе BSPP (British standard pipe parallel), имеет четыре значения шагов — 28, 19, 14 и 11 ниток на дюйм. Угол профиля при вершине — 55°, теоретическая высота профиля — Н = 0,960491Р.
Стандарты:
Условное обозначение: буква G, числовое значение условного прохода трубы в дюймах, класс точности среднего диаметра (А, В), и буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 1 1/8″ класса точности А обозначается как G1 1/8-A. На многих плашках и клуппах буква G опускается, соответственно, любое дробное обозначение читается именно как резьба G. Номинальный размер резьбы соответствует просвету трубы в дюймах; наружный диаметр трубы находится в некоторой пропорции с этим размером.
Дюймовая резьба с конусностью 1:16 (угол конуса — φ = 3°34′48″) также основана на резьбе BSW (British Standard Whitworth) и соответствует резьбе BSPT (British standard pipe taper). Угол профиля при вершине — 55°, теоретическая высота профиля — Н = 0,960491Р. Важной особенностью конической трубной резьбы является местное её смятие при затяжке, что обеспечивает отсутствие протечек без применения уплотнительных материалов.
Стандарты:
Условное обозначение: буква R для наружной резьбы и Rc для внутренней, числовое значение номинального диаметра резьбы в дюймах, буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 1 1/4″ обозначается как R1 1/4″.
Профиль круглой резьбы образован окружностями на вершинах и впадинах, соединёнными прямыми с углом профиля при вершине 30°. Резьба применяется для шпинделей, вентилей, смесителей, туалетных и водопроводных кранов.
Стандарт: ГОСТ 13536-68 «Резьба круглая для санитарно-технической арматуры. Профиль, основные размеры, допуски».
Условное обозначение круглой резьбы: буквы Кр, номинальный диаметр резьбы, шаг и обозначение стандарта.
Предназначена для передачи движения (ходовые винты, винты суппортов, штурвальные винты, грузовые винты и др.) и находит своё применение в разных механических устройствах — токарных станках, автоподъёмниках и пр.
Метрическая резьба с углом профиля при вершине 30°, теоретическая высота профиля — Н = 1,866Р.
Стандарты:
Условное обозначение однозаходной резьбы: буква Tr (trapezoidal), числовое значение номинального диаметра резьбы в мм, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение поля допуска. Например, однозаходная наружная резьба с номинальным диаметром 50 мм с шагом 8 мм обозначается как Tr50х8-7е; такая же по диаметру и шагу, но левая резьба — Tr50×8LH-7е.
Упорная, или пилообразная резьба является резьбой грузовой. Эта резьба находит применение в механизмах с большим односторонним давлением, как, например, в гидравлических прессах, винтовых прессах, в нажимных винтах прокатных станов, в резьбе крюков, артсистемах и т. д. Это метрическая резьба с углом наклона боковых сторон профиля 30° и 3°.
Стандарт: ГОСТ 10177-82 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба упорная. Профиль и основные размеры».
Условное обозначение резьбы: буква S, числовое значение номинального диаметра резьбы в мм, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение поля допуска. Условное обозначение многозаходной резьбы: буква S, числовое значение номинального диаметра резьбы в мм, числовое значение хода, в скобках Р с числовым значением шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение поля допуска.
Резьба с углом наклона боковых сторон профиля 45° и 3°, с номинальным диаметром от 80 до 2000 мм.
Стандарт: ГОСТ 13535-87 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба упорная усиленная 45 градусов».
Условное обозначение резьбы: буква S, значение угла 45°, числовое значение номинального диаметра резьбы в мм, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение Тт.
Стандарт: ГОСТ 6042-83 «Резьба Эдисона круглая. Профили, размеры и предельные размеры».
Условное обозначение резьбы: буква E, номер резьбы, если резьба для неметаллических элементов, буква N через наклонную черту (/) и номер ГОСТ, например, E27 ГОСТ 6042-83 или E27/N ГОСТ 6042-83.
Метрическая резьба ISO для резьбовых втулок и проволочных резьбовых вставок. Применяется в качестве усиления несущей способности резьбы или для ремонта повреждённой резьбы в теле детали