Раздел 5: Освоение технологий нарезания резьбы

ЦЕЛИ

После изучения этого раздела вы сможете:

• Описать процедуру нарезания резьбы
• Определять RPM для нарезания резьбы
• Описать штокаточную и полировочную обработку
• Описать продвинутые способы закрепления заготовок

Нарезание резьбы (Tapping)

Нарезание резьбы — процесс вырезания внутренней резьбы в отверстии для завинчивания винта/болта. Также используется для нарезания резьбы на гайках.

На токарном станке резьбу можно нарезать силовой подачей или вручную. В любом случае отверстие должно быть просверлено по правильному сверлу под резьбу и иметь фаску на конце.

Процедуры нарезания резьбы

Хорошие практики

Использование направляющих для резьб (Tap Guides)

Направляющие — неотъемлемая часть для получения прямой и пригодной резьбы. На токарном или фрезерном станке резец уже выровнен и соосен. При ручной наладке будьте осторожны: направляющая под 90° гораздо точнее человеческого глаза.

Использование масла

При сверлении и нарезании резьбы масло критически важно. Оно предотвращает писк режущего инструмента, улучшает рез, удаляет стружку, защищает сверло/рез и заготовку от перегрева.

Поэтапная нарезка (Pecking)

Поэтапная нарезка предотвращает перегрев и поломку инструмента. Суть: режут на часть глубины, затем отводят инструмент для удаления стружки и охлаждения. Обычно: один полный оборот вперёд, полоборота назад. При каждом отводе удаляйте стружку и добавляйте масло в зону контакта.

Процедура ручной нарезки резьбы

1. Выбор диаметра сверла по таблице

При выборе резьбы эта таблица — первый источник.

Таблицы диаметров сверл под резьбу и зазорные отверстия

2. При необходимости сделайте фаску на отверстии перед нарезанием резьбы

Фаски и за Фаски и зафаски иногда требуются для винтов. Для лучших результатов скорость шпинделя 150–250 об/мин.

3. Возьмите направляющую для резьбы (tap guide)

Отверстие готово. Используйте резьбы и направляющие блоки у ручных фрезерных станков. В блоках несколько отверстий под разные резьбы. Выберите ближайший по размеру и наденьте на просверленное отверстие.

4. Нарезайте резьбу

Поэтапно (peck tapping) с резьбовым ключом. Мягкое давление, полный оборот вперёд, полоборота назад. До нужной глубины.

5. Завершите нарезание

Если резец не идёт дальше или достигнута глубина — ослабьте давление; резец, скорее всего, упирается в дно. Извлеките резец. Дополнительное усилие, вероятно, сломает его. Чем меньше резец, тем выше риск поломки.

Процедура нарезания резьбы на токарном станке

Процедура:

1. Закрепите заготовку в патроне.
2. Обточите и сделайте центровку.
3. Выберите правильное сверло под резец.
4. Пример: для ¼–20 UNC — сверло №7.
5. Установите скорость и просверлите до нужной глубины с обильной ОСЖ.
6. Примечание: заготовка вращается при силовой нарезке резьбы. Используйте очень низкую скорость (40–60 об/мин) и много ОСЖ.
7. Сделайте фаску на краю отверстия.

Штокатовка на токарном станке (Filing in a Lathe)

Штокатовку на токарном станке применяют только для снятия малого слоя, удаления обожжений или снимания острых кромок. Заготовку предварительно точат до ~0,002–0,003″ от размера, если планируется штокатовка. Держите рукоятку напильника левой рукой — чтобы руки и запястья были в стороне от вращающегося патрона.

Процедура:

1. Установите скорость шпинделя ≈ в 2 раза выше, чем для точения.
2. Закрепите заготовку в патроне, смажьте, выверьте мёртвый центр в заготовке.
3. Отведите каретку максимально вправо, снимите головку резеца (если нужно).
4. Отключите ведущий винт и стержень подачи.
5. Выберите подходящую напильник.
6. Включите станок.
7. Рукоятку напильника в левой руке, правой рукой поддерживайте кончик напильника.
8. Лёгкое давление, проталкивайте напильник на всю длину. На обратном ходу давление снимайте.
9. Смещайте напильник на ~половину ширины за ход, продолжайте 30–40 ходов в минуту до готовности поверхности.

При штокатовке на токарном станке соблюдайте:

• Заверните рукава.
• Не используйте напильник без надёжной рукоятки.
• Снимите часы и кольца.
• Не давите слишком сильно.
• Часто чистите напильник металлической щёткой. Натрите мелом зубья — предотвратит забивание и облегчит чистку.

Полировка на токарном станке (Polishing in a Lathe)

После штокатовки чистоту можно улучшить полировкой абразивной тканью.

Процедура:

1. Выберите вид и зернистость абразивной ткани для нужной чистоты, кусок ~6–8 дюймов длиной и 1 дюйм шириной.
2. Установите высокую скорость (~800–1000 об/мин).
3. Отключите стержень подачи и ведущий винт.
4. Смажьте, выверьте мёртвый центр.
5. Включите станок.
6. Приложите абразивную ткань к заготовке.
7. Правой рукой прижимайте ткань к заготовке, левой плотно держите другой конец.
8. Медленно двигайте ткань взад-вдоль заготовки.

При полировке на токарном станке соблюдайте:

1. Заверните рукава.
2. Запните воротник/свободную одежду.

Для обычных чистот — абразив 80–100 grit. Для лучших — более мелкая зернистость.

Продвинутое закрепление заготовок (Advanced Workholding)

Некоторые детали нестандартны, требуют специальных приспособлений для правильного зажима перед обработкой.

1. Деталь нельзя зажать в колетник или патрон, если нужно обработать весь внешний диаметр.
2. Детали с отверстием надавливают на токарный мандель (конический вал) и зажимают на манделе, а не на самой детали.
3. Если отверстие слишком большое — мандель не даст достаточно опоры. Используйте наружные камеры для зажима по внутреннему диаметру.
4. Детали сложной геометрии могут требовать крепления на фланце, который потом ставится на шпиндель.

ТОКАРНОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ: СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА

В таблице — быстрое сравнение сильных и слабых сторон разных способов закрепления на токарном станке:

Метод	Точность	Повторяемость	Удобство	Примечания
Колетники	Высокая	Высокая	Высокая	Быстрые, высокая точность и повторяемость, хорошо держат, маловероятны повреждения заготовки, захват на большой площади. Дорогие патроны и колетники. Ограниченная длина заготовки. Заготовка должна быть круглой и почти точно под размер колетника.
3-камерный патрон с мягкими камерами	Высокая	Высокая	Высокая	Для крупных заготовок 3-камерные патроны с мягкими камерами — стандарт в мире ЧПУ.
3-камерный самовыравнивающийся патрон с жёсткими камерами	Низкая	Низкая	Высокая	Распространённые, дешёвые, простые. Низкая точность и повторяемость при переустановке заготовки.
4-камерный патрон	Высокая	Высокая	Средняя	Индивидуальная настройка камер может быть долгой, но даёт высокую точность. Можно зажимать со смещением для эксцентриков/кам. Держит неправильные формы, квадратные/прямоугольные заготовки.
6-камерный самовыравнивающийся патрон	Средняя	Средняя	Высокая	Лучший для тонкостенных деталей или зажима обработанных кромок. Отлично для шестигранников.
Точение на фланце	Зависит от наладки	Средняя	Низкая	Отлично для неправильных форм. Зажимы как на фрезерном. Может потребоваться противовес для баланса.
Точение между центрами	Высокая	Высокая	Низкая	Высокая точность, позволяет переустанавливать деталь между центрами с очень высокой повторяемостью.
Постоянное лицевое приводное соединение (Constant Face Turning)	Высокая	Высокая	Высокая	Современная альтернатива точению между центрами. Вместо токарных собачек (сложных в наладке) используется гидравлическое или иное усилие для захвата и привода торца шпинделя.
Расширяющиеся мандели (Expanding Arbors)	Высокая	Высокая	Высокая	Работают изнутри наружу, а не снаружи внутрь, но по сути похожи на колетники.

Метод — конкретная техника или оснастка.
Точность — насколько точно заготовка будет зажата (насколько соосно с шпинделем до первого реза).
Повторяемость — насколько легко вернуть заготовку точно в то же положение после снятия.

ТЕСТ ПО РАЗДЕЛУ

1. Какое сверло для резьбы ½–20?
2. Какова цель фаски?
3. Какие лучшие RPM для нарезания резьбы?
4. Какую скорость шпинделя ставим для штокатовки?
5. Какова цель полировки?
6. Какая лучшая зернистость абразивной ткани для обычных чистот?
7. Для каких работ лучше всего трёхкамерные патроны?
8. Каковы особенности трёхкамерного патрона?
9. Объясните разницу между трёхкамерным и четырёхкамерным патронами.
10. Каковы преимущества и недостатки колетникового патрона?