Статья о трубной резьбе
Резьба — это спираль, образованная на цилиндрической или конической поверхности по винтовой линии с постоянным шагом. Является основным элементом резьбового соединения.
Резьба разделяется на классы:
- По форме поверхности (цилиндрическая, коническая)
- По единицам измерения диаметра (метрическая, дюймовая)
- По расположению (наружная, внутренняя)
- По форме профиля (треугольная, трапецеидальная, круглая, прямоугольная)
- По назначению (крепежная, ходовая, специальная)
- По направлению (правая, левая)
- По числу заходов (однозаходная, многозаходная)
- По назначению (крепежная, крепежно-уплотнительная, ходовая и др.)
Конусная резьба предназначена для обеспечения герметичности и стопорения резьбы без применения дополнительных средств (ключа). При соединении деталей конической резьбой уплотнение происходит за счет сминания (деформации) самой резьбы.
В настоящее время в зарубежной технике наибольшее распространение получил стандарт резьбы метрический ISO. Однако используются и другие стандарты. Отличие их между собой обуславливается двумя причинами: традиционно разными системами мер и способами задания размеров резьб в разных странах, а также особенные области применения резьб.
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 увеличение радиуса от 0,15011 до 0,180424. Внутренняя резьба совместима с внешней при совпадении номинального диаметра и шага.
Обозначение резьбы обычно включает в себя буквенное обозначение типа резьбы и номинальный диаметр. Дополнительно в обозначении могут быть приведены шаг резьбы (или TPI – threads per inch – число витков на дюйм), число заходов для многозаходной резьбы, диаметр отверстия под резьбу, направление (левое, правое). Часто резьбы, выполняемые по стандарту DIN, в обозначении имеют номинальный диаметр, вынесенный вперед.
Основные параметры резьбы:
- шаг (Р) – расстояние между одноименными боковыми сторонами профиля, измеряется в долях метра, в долях дюйма или числом ниток на дюйм – это знаменатель обыкновенной дроби, числитель которой является дюймом. Выражается натуральным числом (28, 19, 14, 17)
- наружный диаметр (D, d) , диаметр цилиндра, описанного вокруг вершин наружной (d) или впадин внутренней резьбы (D).
- средний диаметр (D2, d2), диаметр цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы таким образом, что её отрезки, образованные при пересечении с канавкой, равны половине номинального шага резьбы.
- внутренний диаметр (D1, d1), диаметр цилиндра, вписанного во впадины наружной (d1) или вершины внутренней резьбы (D1)
- ход (Рh ) величина относительного перемещения исходной средней точки по винтовой линии резьбы на угол 360°.
Основные типы резьбы:
Метрическая резьба - с шагом и основными параметрами резьбы в миллиметрах (М). Имеет широкое применение с номинальным диаметром от 1 до 600 мм и шагом 0,25 до 6 мм. Профиль – равносторонний треугольник (угол при вершине 60°) c теоретической высотой профиля Н-0,866025404. Все параметры профиля измеряются в миллиметрах.
Дюймовая резьба – все параметры резьбы выражены в дюймах (чаще всего обозначается двойным штрихом, ставящимся сразу за числовым значением, например, 3" = 3 дюйма), шаг резьбы в долях дюйма (дюйм = 2,54 см). Для трубной дюймовой резьбы размер в дюймах характеризует условный просвет в трубе, а наружный диаметр на самом деле существенно больше.
Дюймовая резьба основана на резьбе BSW (British Standart Whitworth) и соответствует резьбе BSP (British standart pipe thread), имеет четыре значения шагов 28, 19, 14, 11 ниток на дюйм. Угол профиля при вершине 55°, теоретически высота профиля Н=0,960491.
UTS (Unified Thread Standard) — условно-дюймовая резьба, широко распространена в США и Канаде. Угол при вершине 60°, теоретическая высота профиля H=0,866025P. В зависимости от шага подразделяется на:
- UNC (Unified Coarse);
- UNF (Unified Fine);
- UNEF (Unified Extra Fine);
- 8UN;
- UNS (Unified Special).
Определение размера резьбы
Как правило, резьба на разных фитингах выглядит похоже, что затрудняет визуальное определение типа резьбы. Резьба на фитингах определяется путем замера основных параметров штангенциркулем, и сравнением полученных результатов с таблицей резьбы.
Обозначение резьбы
Резьба метрическая цилиндрическая
В обозначение метрической цилиндрической резьбы входят буква М и номинальный диаметр резьбы, причем крупный шаг не указывают: М5; М56. В обозначении резьбы с мелким шагом дополнительно указывают шаг резьбы М5 x 0,5; М56 x 2. В конце условного обозначения левой резьбы ставят буквы LH, например: М5 LH; М56 x 2 LH. В обозначении резьбы также указывают класс точности: М5-6g.
Резьба метрическая коническая
Метрическая коническая резьба обозначается буквами МК, например: МК x 30; левая резьба МК30 x 2 LH.
В обозначении внутренней цилиндрической резьбы, свинчиваемой с конической, приводят номер стандарта конической резьбы М30 x 2 ГОСТ 25229-82.
Резьба трубная цилиндрическая
Условное обозначение резьбы состоит из буквы G, обозначения номинального диаметра резьбы в дюймах, и класса точности среднего диаметра. Для левой резьбы обозначение дополняется буквами LH .
G 1 ½ - В - резьба трубная цилиндрическая, номинальный диаметр 1 ½ дюйма, класс точности В.
G1 ½ LH- В - резьба трубная цилиндрическая, номинальный диаметр 1 ½ дюйма, класс точности В, левая.
Длину свинчивания указывают в миллиметрах после обозначения класса точности: G 1 ½ -В-40.
Резьба трубная коническая
Условное обозначение резьбы состоит из букв R, размера номинального диаметра в дюймах. Обозначение Rc используют для трубной конической внутренней резьбы. Условное обозначение левой резьбы дополняется буквами LH.
R1 ½ - наружная трубная коническая резьба, номинальный диаметр 1 ½ дюйма.
R1 ½ LH - наружная трубная коническая резьба, номинальный диаметр 1 ½ дюйма, левая.
Резьба трапецеидальная
Трапецеидальные резьбы обозначаются буквами Tr, затем указывают номинальный диаметр резьбы в миллиметрах, шаг резьбы (ход и шаг, если эта резьба многозаходная), направление резьбы (для правой резьбы не указывают, для левой буквами LH), и класс точности резьбы.
Tr 20 x 4 (Р2)- 8е - Резьба трапецеидальная, номинальный диаметр 20 мм, ход 4 мм, шаг 2 мм, двухзаходная, правая, класс точности 8е.
Tr 20 x 4 (Р2)LH- 8е - Резьба трапецеидальная, номинальный диаметр 20 мм, ход 4 мм, шаг 2 мм, двухзаходная, левая, класс точности 8е.
Tr 80 x 4 - 6h – резьба трапецеидальная, номинальный диаметр 80 мм, шаг 4 мм, правая, класс точности 6h.
Резьба упорная
Упорные резьбы обозначаются буквами S, затем указывают номинальный диаметр резьбы в миллиметрах, шаг резьбы (ход и шаг, если эта резьба многозаходная), направление резьбы (для правой резьбы не указывают, для левой буквами LH), и класс точности резьбы.
S100 x 60 (Р20) – 4H - резьба упорная, номинальный диаметр 100 мм, ход 60 мм, шаг 20 мм, трехзаходная, правая, класс точности 4Н.
S80 x10 LH- 6е – резьба упорная, номинальный диаметр 80 мм, шаг 10 мм, левая, класс точности 6е.
Обозначаются на чертеже как и трапецеидальные резьбы, только со своим обозначением.
Размеры трубных и конических резьб, указываемые в обозначениях, являются условными, так как они в большинстве случаев относятся к внутренним диаметрам труб, а не к наружным диаметрам резьбы. Например, если в обозначении трубной цилиндрической резьбы стоит размер 2" (2 дюйма), то наружный диаметр резьбы согласно стандарту на размеры трубных резьб будет равен 59,616 мм, при внутреннем диаметре трубы — 50 мм.
Чем нарезают резьбу?
Основными методами изготовления резьб являются:
- нарезание их резцами и гребенками на токарных станках;
- нарезание метчиками, плашками, резьбонарезными головками;
- холодное и горячее накатывание при помощи плоских или круглых накатных плашек;
- фрезерование с помощью специальных резьбовых фрез;
- шлифование абразивными кругами.
Выбор метода получения резьбы зависит от типа производства, размеров резьбы, ее точности, материала заготовки и т. д. Например, накатывание резьб широко распространено в крупносерийном и массовом производстве, так как этот способ обеспечивает высокую производительность, низкую себестоимость обработки, высокую прочность и износостойкость резьбовой заготовки. Накатывание можно производить плоскими или круглыми плашками. Резьбо-шлифование широко применяют не только для отделки, но и для первоначального нарезания резьбы.
- Нарезание резьбы резцами. С помощью резьбовых резцов и гребенок на токарно-винторезных станках нарезают резьбу как наружную, так и внутреннюю (внутренняя резьба, начиная с диаметра 12 мм и выше). Способ нарезания резьбы резцами характеризуется относительно невысокой производительностью, поэтому в настоящее время он применяется в основном в мелкосерийном и индивидуальном производстве, а также при создании точных винтов, калибров, ходовых винтов и т. д. Достоинством этого способа является простота режущего инструмента и сравнительно высокая точность получаемой резьбы.
- Нарезание резьбы плашками и метчиками. Плашки по своим конструктивным особенностям делятся на круглые и раздвижные. Круглые плашки, применяемые на монтажных, заготовительных и других работах, предназначены для нарезания наружной резьбы диаметром до 52 мм в один проход. Для более крупной резьбы применяют плашки особой конструкции, которые фактически служат лишь для зачистки резьбы после предварительной нарезки ее другими инструментами. Раздвижные плашки состоят из двух половин постепенно сближающихся в процессе резания. Метчик представляет собой стальной стержень с резьбой, разделенный продольными прямыми или винтовыми канавками, образующими режущие кромки. Эти же канавки служат для выхода стружки. По способу применения метчики разделяются на ручные и машинные. Для метрической резьбы с крупным шагом и дюймовой резьбы комплект состоит из трех метчиков, для метрической резьбы с мелким шагом и трубной резьбы — из двух.
- Накатывание резьбы. Основной промышленный метод изготовления резьбы в настоящее время — накатка на специальных резьбонакатных станках. Деталь зажимается в тисках. В этом случае при большой производительности обеспечивается получение высокого качества изделия (формы, размеров и шероховатости поверхности). Процесс накатывания резьбы заключается в создании резьбы на поверхности детали без снятия стружки за счет пластической деформации поверхности обрабатываемой детали. Схематически это выглядит так. Деталь прокатывают между двумя плоскими плашками или цилиндрическими роликами, имеющими резьбовой профиль, и на стержне выдавливается резьба такого же профиля. Наибольший диаметр накатываемой резьбы 25 мм, наименьший 1 мм; длина накатываемой резьбы 60...80 мм.
- Фрезерование резьбы. Фрезерование наружной и внутренней резьбы производится на специальных резьбофрезерных станках. В этом случае вращающаяся гребенчатая фреза при радиальной подаче врезается в тело детали и фрезерует резьбу на ее поверхности. Периодически происходит осевое перемещение детали или фрезы от специального копира на величину, равную шагу резьбы за время одного оборота детали.
- Шлифование точной резьбы. Шлифование как способ создания резьбы применяется главным образом для получения точной резьбы на сравнительно коротких резьбовых деталях, например резьбовых пробках — калибрах, резьбовых роликах и т. д.
Суть процесса заключается в том, что шлифовальный круг, расположенный к детали под углом подъема резьбы, при быстром вращении и при одновременном медленном вращении детали с подачей вдоль оси на величину шага резьбы за один оборот вырезает (вышлифовывает) часть поверхности детали. В зависимости от конструкции станка и ряда других факторов резьба шлифуется за два-четыре и более прохода.