«Токарная и расточная обработка: специализированное руководство»

Tolerance 0.0005 0.0010 0.0013 0.0015 0.0015

Z High Limit - 0.0005 - 0.0007 - 0.0007 - 0.0010 - 0.0010

Low Limit - 0.0007 - 0.0012 - 0.0015 - 0.0020 - 0.0022

Tolerance 0.0002 0.0005 0.0008 0.0010 0.0012

[1] Допуск для отверстий, которые могут быть получены обычными стандартными развертками, предусмотрен в двух классах, А и B, выбор которых является вопросом решения пользователя и зависит от качества требуемой работы; некоторые предпочитают использовать класс А в качестве рабочих пределов, а класс B — в качестве контрольных пределов.

[2] Ходовые посадки, которые требуются наиболее часто, делятся на три класса: класс X для двигателей и других работ, где требуются легкие посадки; класс Y для высоких скоростей и хороших средних машиностроительных работ; класс Z для точных инструментальных работ.

Допуск для посадок с натягом. Допуск на дюйм диаметра обычно варьируется от 0,001 до 0,0025 дюйма, при этом 0,0015 является вполне средним значением. Обычно допуск на дюйм уменьшается по мере увеличения диаметра; таким образом, общий допуск для диаметра 2 дюйма может составлять 0,004 дюйма, тогда как для диаметра 8 дюймов общий допуск может составлять не более 0,009 или 0,010 дюйма. В некоторых цехах допуск делается практически одинаковым для всех диаметров, так как увеличенная площадь поверхности больших размеров дает достаточное увеличение давления. Детали, собираемые с помощью посадок с натягом, обычно делаются цилиндрическими, хотя иногда они бывают слегка коническими. Преимущества конической формы заключаются в том, что уменьшается возможность истирания сопрягаемых поверхностей; требуется меньшее давление при сборке; и детали легче разделяются при необходимости замены. С другой стороны, коническая посадка менее надежна, потому что, если она ослабнет, вся посадка станет свободной при небольшом осевом перемещении. Перед сборкой на палец и отверстие следует нанести смазку, например, смесь белил и лярда до консистенции краски, чтобы уменьшить тенденцию к истиранию.

Давление для посадок с натягом. Давление, требуемое для сборки цилиндрических деталей, зависит не только от допуска для посадки, но и от площади сопрягаемых поверхностей, при этом давление увеличивается пропорционально расстоянию, на которое запрессовывается внутренняя деталь. Приблизительное предельное давление в фунтах можно определить с помощью следующей формулы в сочетании с прилагаемой таблицей «Коэффициенты давления».

Коэффициенты давления

Diameter, Inches Pressure Factor Diameter, Inches Pressure Factor Diameter, Inches Pressure Factor Diameter, Inches Pressure Factor Diameter, Inches Pressure Factor

1 500 31/2 132 6 75 9 48.7 14 30.5

11/4 395 33/4 123 61/4 72 91/2 46.0 141/2 29.4

11/2 325 4 115 61/2 69 10 43.5 15 28.3

13/4 276 41/4 108 63/4 66 101/2 41.3 151/2 27.4

2 240 41/2 101 7 64 11 39.3 16 26.5

21/4 212 43/4 96 71/4 61 111/2 37.5 161/2 25.6

21/2 189 5 91 71/2 59 12 35.9 17 24.8

23/4 171 51/4 86 73/4 57 121/2 34.4 171/2 24.1

3 156 51/2 82 8 55 13 33.0 18 23.4

31/4 143 53/4 78 81/2 52 131/2 31.7 .... ....

Предполагая, что A = площадь сопрягаемой поверхности; a = общий допуск в дюймах; P = требуемое предельное давление в тоннах; F = коэффициент давления, основанный на предположении, что диаметр ступицы в два раза больше диаметра отверстия, что вал изготовлен из машинной стали, а ступица — из чугуна, тогда,

A × a × F P = ————— 2

Пример: Какое приблизительное давление потребуется для запрессовки 4-дюймового вала из машинной стали с допуском 0,0085 дюйма в чугунную ступицу длиной 6 дюймов?

A = 4 × 3,1416 × 6 = 75,39 квадратных дюйма;

F, для диаметра 4 дюйма, = 115 (см. таблицу «Коэффициенты давления»). Тогда,

P = (75,39 × 0,0085 × 115) / 2 = 37 тонн, приблизительно.

Допуск для заданного давления. Путем преобразования предыдущей формулы можно определить приблизительный допуск для требуемого предельного тоннажа. Таким образом, a = 2P ÷ AF. Среднее предельное давление в тоннах, обычно используемое, варьируется от 7 до 10 раз больше диаметра в дюймах. Предполагая, что диаметр вала из машинной стали составляет 4 дюйма и требуется предельное давление около 30 тонн для запрессовки его в чугунную ступицу длиной 5 1/2 дюймов, каким должен быть допуск?

A = 4 × 3,1416 × 5 1/2 = 69 квадратных дюймов,

F, для диаметра 4 дюйма, = 115. Тогда,

2 × 30 a = ————— = 0.0075 inch. 69 × 115

Горячие посадки. Когда к куску металла, такому как железо или сталь, применяется тепло, как общеизвестно, происходит определенное расширение, которое увеличивается по мере повышения температуры, а также несколько варьируется для разных видов металла, причем медь и латунь расширяются больше при заданном повышении температуры, чем железо и сталь. Когда любая деталь, расширенная применением тепла, охлаждается, она сжимается и возвращается к своему первоначальному размеру. Этим свойством расширения металлов механики воспользовались при сборке различных деталей машин. Цилиндрическая деталь, которая должна удерживаться в нужном положении с помощью горячей посадки, сначала обтачивается на несколько тысячных дюйма больше отверстия; диаметр последнего затем увеличивается путем нагревания, и после того, как деталь вставлена, нагретая внешняя деталь охлаждается, заставляя ее охватить палец или вал с огромным давлением.

Общая практика, по-видимому, отдает предпочтение меньшему допуску для горячих посадок, чем для посадок с натягом, хотя во многих цехах допуски практически одинаковы в каждом случае, а для некоторых классов работ допуски для горячих посадок превышают допуски для посадок с натягом. В любом случае допуск для горячей посадки в значительной степени варьируется в зависимости от формы и конструкции детали, которую необходимо посадить на место. Толщина или количество металла вокруг отверстия является наиболее важным фактором. То, как распределен металл, также влияет на результаты. Допуски для горячих посадок бандажей колес локомотивов, принятые Американской ассоциацией главных механиков железных дорог, следующие:

Center diameter, inches 38 44 50 56 62 66 Allowance, inches 0.040 0.047 0.053 0.060 0.066 0.070

Будут ли детали собираться с помощью посадок с натягом или горячих посадок, зависит от условий. Например, запрессовать бандаж ведущего колеса на центр колеса без нагрева было бы обычно довольно неудобной и трудной работой. С другой стороны, пальцы и т. д. легко и быстро запрессовываются на место с помощью гидравлического пресса, и есть дополнительное преимущество в знании точного давления, требуемого при сборке, тогда как с горячей посадкой связана большая или меньшая неопределенность, если напряжения не рассчитаны. Испытания по определению разницы в качестве горячих посадок и посадок с натягом показали, что сопротивление горячей посадки проскальзыванию при осевом натяжении было в 3,66 раза больше, чем у посадки с натягом, а при вращении или кручении — в 3,2 раза больше. В каждом сравнительном испытании размеры и допуски были одинаковыми.

Наиболее важным моментом, который следует учитывать при расчете горячих посадок, является напряжение в ступице у отверстия, которое зависит главным образом от допуска для горячей посадки. Если допуск чрезмерен, предел упругости материала будет превышен и произойдет остаточная деформация, или, в крайних случаях, будет превышена предельная прочность металла и ступица лопнет.

ГЛАВА IV

НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБЫ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ

При нарезании резьбы на токарном станке используется инструмент t (см. рис. 2), имеющий вершину, соответствующую форме резьбы, а суппорт перемещается вдоль станины на определенное расстояние за каждый оборот детали (расстояние зависит от количества нарезаемых ниток на дюйм) с помощью ходового винта S, который вращается шестернями a, b и c, получающими движение от шпинделя. Поскольку величина перемещения суппорта за оборот детали и, следовательно, количество нарезаемых ниток на дюйм зависят от размера шестерен a и c (называемых сменными шестернями), последние должны меняться для нарезания различной резьбы. Правильные сменные шестерни для нарезания заданного количества ниток на дюйм обычно определяются путем обращения к таблице или «индексной табличке» I, которая показывает, каким должен быть размер шестерен a и c, или количество зубьев, которое каждая из них должна иметь для нарезания любого заданного количества ниток на дюйм.

Рис. 1. Измерение количества ниток на дюйм — Установка резьбового инструмента

Рис. 2. Вид в плане и виды сбоку токарно-винторезного станка

Выбор сменных шестерен для нарезания резьбы. Предположим, что необходимо нарезать V-образную резьбу на конце болта B, рис. 2, имеющего диаметр 1 1/4 дюйма и семь ниток на дюйм длины, как показано в точке A на рис. 1, что является стандартным количеством ниток на дюйм для этого диаметра. Сначала сменные шестерни, которые нужно использовать, находятся на табличке I, которая показана увеличенной на рис. 3. Эта табличка имеет три колонки: первая содержит различное количество ниток на дюйм, вторая — размер шестерни, которую нужно поместить на «шпиндель» или «шпильку» в точке a (рис. 2) для различной резьбы, а третья — размер шестерни c для ходового винта. Поскольку резьба, выбранная в качестве примера, имеет 7 ниток на дюйм, шестерня a должна иметь 48 зубьев, так как это число приведено во второй колонке напротив цифры 7 в первой. Обратившись к последней колонке, мы обнаруживаем, что шестерня ходового винта должна иметь 84 зуба. Эти шестерни выбираются из ассортимента, поставляемого со станком, и помещаются на шпиндель и ходовой винт соответственно.

Промежуточную шестерню b не нужно менять, так как она является просто «паразитной» для соединения шестерен a и c. Шестерня b установлена на поворотной вилке Y, так что ее можно отрегулировать для правильного зацепления с различными комбинациями шестерен; после выполнения этой регулировки станок настроен для нарезания 7 ниток на дюйм. (Сменные шестерни многих современных станков расположены так, что различные комбинации получаются простым переключением рычага. Станок с таким механизмом быстросменных шестерен описан в конце этой главы.) Деталь B помещается между центрами точно так же, как для точения, при этом конец, на котором нужно нарезать резьбу, обточен до диаметра 1 1/4 дюйма, что является наружным диаметром резьбы.

Рис. 3. Индексная табличка, показывающая смену шестерен для нарезания резьбы

Резьбовой инструмент. Форма инструмента, используемого для нарезания V-образной резьбы, показана в точке A, рис. 4. Конец заточен V-образно и под углом 60 градусов, что соответствует углу стандартной V-образной резьбы. Передняя или боковая грань f инструмента заточена под углом для обеспечения зазора, но верхняя часть оставлена плоской или без наклона. Поскольку очень важно заточить конец ровно под 60 градусов, используется калибр G, имеющий пазы 60 градусов, к которым подгоняется вершина инструмента. Инструмент зажимается в резцедержателе, как показано на виде в плане, рис. 2, перпендикулярно детали, так что обе стороны резьбы будут нарезаны под одним и тем же углом к оси детали. Очень удобный способ установки резьбового инструмента перпендикулярно проиллюстрирован в точке B, рис. 1. Резьбовой калибр прикладывается к части, на которой нужно нарезать резьбу, как показано, и инструмент регулируется до тех пор, пока угловые стороны вершины не будут равномерно прилегать в пазу 60 градусов калибра. Верхняя часть вершины инструмента должна находиться на той же высоте, что и центры токарного станка, иначе угол резьбы будет неправильным.

Рис. 4. Резьбонарезные резцы и шаблон для проверки угла вершины

Нарезание резьбы. — Теперь токарно-винторезный станок готов к нарезанию резьбы. Это выполняется путем выполнения нескольких проходов, как показано на позициях A, B, C и D на рис. 5, при этом для каждого последующего прохода резец подается немного глубже, пока резьба не будет закончена. Во время выполнения этих проходов суппорт перемещается вдоль станины, как было объяснено ранее, с помощью ходового винта S (рис. 2). Суппорт соединяется с ходовым винтом путем поворота рычага u, который заставляет половинки разъемной гайки сомкнуться вокруг винта. Порядок работы на станке при нарезании резьбы следующий: после запуска станка суппорт перемещается до тех пор, пока вершина резца не окажется немного правее торца заготовки, и резец подается на глубину, достаточную для выполнения первого прохода, которая обычно составляет около 1/16 дюйма. Затем суппорт соединяется с ходовым винтом с помощью рычага u, и резец перемещается влево (в данном случае на 1/7 дюйма за каждый оборот заготовки), прорезая винтовую канавку, как показано на позиции A, рис. 5. Когда резец доходит до конца требуемой длины резьбы, его отводят быстрым поворотом рукоятки поперечных салазок e, и суппорт возвращают в исходную точку для следующего прохода. Затем резец подают немного глубже и выполняют второй проход, как показано на позиции B, рис. 5, и эта операция повторяется, как на позициях C и D, до тех пор, пока резьба не будет «полной» или пока вершина резьбы не станет острой. Затем проверяют размер резьбы, но прежде чем переходить к этой части работы, следует объяснить способ возврата суппорта в исходную точку после каждого прохода.

Рис. 5. Резьба формируется путем выполнения ряда последовательных проходов

Когда резец отводится в конце первого прохода, если суппорт отсоединить от ходового винта и вернуть вручную, резец может попасть или не попасть в первую канавку при повторном соединении суппорта с ходовым винтом. Если число нарезаемых ниток на дюйм кратно числу ниток на дюйм ходового винта S, то суппорт можно вернуть вручную и соединить с ходовым винтом в произвольный момент, и резец всегда будет попадать в первую канавку. Например, если ходовой винт имеет шесть ниток на дюйм, а нарезается 6, 12, 18 или любое другое число ниток, кратное шести, суппорт можно соединить в любой момент, и резец всегда будет следовать по первоначальной канавке. Однако это не так, когда число нарезаемых ниток не кратно числу ниток ходового винта.

Один из методов возврата суппорта в исходную точку при нарезании резьб, не кратных ходовому винту, заключается в реверсировании станка (путем переключения верхних приводных ремней), чтобы вернуть резец в исходную точку без отсоединения суппорта; таким образом, резец сохраняет то же положение относительно заготовки, а суппорт не отсоединяется от ходового винта до тех пор, пока резьба не будет закончена. Это хороший метод при нарезании коротких резьб длиной, скажем, два или три дюйма; но когда они длиннее, и особенно когда диаметр сравнительно велик (что означает более низкую скорость), это довольно медленно, так как тратится много времени на перемещение резца обратно в исходную точку. Это объясняется тем, что суппорт медленно перемещается ходовым винтом, но при отсоединении его можно быстро переместить, вращая рукоятку d (рис. 2).

Метод ручного возврата суппорта, когда число нарезаемых ниток не кратно числу ниток ходового винта, заключается в следующем: резец перемещают немного за правый торец заготовки, и суппорт или разъемная гайка соединяются с ходовым винтом. Затем станок проворачивают вперед вручную, чтобы выбрать все люфты, и на станине станка проводят линию, показывающую положение суппорта. Положения шпинделя и ходового винта также отмечают, помечая мелом зуб на шестернях шпинделя и ходового винта, который в этот момент находится напротив угла или другой точки на станине. После выполнения прохода суппорт возвращают вручную в исходную точку, как показано линией на станине, и снова соединяют, когда меловые метки показывают, что шпиндель и ходовой винт находятся в исходном положении; тогда резец попадет в первую канавку. Если корпус задней бабки придвинуть к мостику суппорта перед началом первого прохода, то суппорт можно устанавливать для каждого последующего прохода, перемещая его назад до упора в заднюю бабку, и тогда не будет необходимости иметь линию на станине.

Рис. 6. Индикатор, используемый при нарезании резьбы

Индикатор или лимб для «попадания» в резьбу. — На некоторых станках имеется индикатор для «попадания в резьбу», как это называют на цеховом жаргоне. Это простое устройство, прикрепленное к суппорту, состоит из градуированного лимба D и червячного колеса W (см. рис. 2 и 6), которое находится в зацеплении с ходовым винтом, так что лимб вращается ходовым винтом, когда суппорт неподвижен, а когда суппорт перемещается винтом, лимб остается неподвижным. Индикатор используется путем соединения суппорта, когда одна из градуировочных линий находится напротив метки-стрелки; после выполнения прохода суппорт возвращают вручную, и когда одна из градуировочных линий снова оказывается напротив стрелки, разъемные гайки вводятся в зацепление, как и прежде, и это повторяется для каждого последующего прохода, благодаря чему резец всегда попадает точно в резьбу. Если число ниток на дюйм четное, соединение можно производить, когда любая линия находится напротив стрелки, но для нечетных чисел, таких как 3, 7, 9, 11 и т. д., необходимо использовать одну из четырех длинных или пронумерованных линий. Конечно, если нарезаемая резьба кратна числу ниток ходового винта, соединение можно производить в любой момент, как упоминалось ранее.

Принцип работы индикатора резьбы. — Принцип, на котором работает индикатор резьбы, заключается в следующем: число зубьев червячного колеса W является кратным числу ниток на дюйм ходового винта, а число зубьев червячного колеса, деленное на шаг винта, равно числу делений на лимбе. Например, если ходовой винт имеет шесть ниток на дюйм, червячное колесо может иметь двадцать четыре зуба, и в этом случае лимб будет иметь четыре деления, каждое из которых соответствует одному дюйму перемещения суппорта, а при подразделении лимба на восьмые доли (как показано) каждая линия будет соответствовать 1/2 дюйма перемещения. Таким образом, лимб позволяет соединять суппорт с ходовым винтом в точках, соответствующих перемещению на полдюйма. Чтобы проиллюстрировать преимущество этого, предположим, что нарезается десять ниток на дюйм и (при неподвижном станке) суппорт отсоединен и перемещен на 1/6 дюйма или на одну нитку ходового винта; вершина резца также переместится на 1/6 дюйма, но она не окажется напротив следующей канавки резьбы на заготовке, так как шаг составляет 1/10 дюйма. Если суппорт переместить еще на одну нитку ходового винта, или на 2/6 дюйма, резец все еще будет не на одной линии с резьбой на заготовке, но когда он переместится на три нитки, или на 1/2 дюйма, резец совпадет с первоначальной канавкой, так как он пройдет ровно пять ниток. Это справедливо для любого числа ниток на дюйм, которое делится на 2. Если нарезаемая резьба имеет девять ниток на дюйм или любое другое нечетное число, резец будет совпадать с резьбой только в точках с интервалом в 1 дюйм. Поэтому суппорт можно соединять только тогда, когда одна из четырех градуировок, представляющих дюйм перемещения, находится напротив стрелки при нарезании нечетных резьб; тогда как четные числа можно «поймать», используя любую из восьми линий.

Этот индикатор также можно использовать для «попадания» в дробные резьбы. В качестве примера предположим, что нужно нарезать 11 1/2 ниток на дюйм, и суппорт соединяется для первого прохода, когда градуировочная линия 1 находится напротив стрелки; тогда соединение для каждого последующего прохода следует производить, когда напротив стрелки находится либо линия 1, либо 3, или, другими словами, с интервалами, равными перемещению суппорта на 2 дюйма. Поскольку использование индикатора при нарезании дробных резьб может привести к ошибке, лучше оставлять разъемные гайки в зацеплении и возвращать суппорт путем реверсирования станка.

Замена заточенного резьбонарезного резца. — Если необходимо заточить резьбонарезной резец до того, как резьба будет закончена, его следует снова установить перпендикулярно заготовке, проверив с помощью резьбового шаблона, как показано на позиции B, рис. 1. Затем суппорт соединяют с ходовым винтом, и станок проворачивают вперед, чтобы подвести резец к частично нарезанной резьбе, а также чтобы выбрать люфт или свободный ход в шестернях или разъемной гайке. Если вершина резца не совпадает с ранее нарезанной канавкой резьбы, его можно сместить в сторону, подавая малую продольную подачу E внутрь или наружу, при условии, что последняя установлена под углом, как показано на виде в плане, рис. 2.

Если резьбонарезной резец заточен плоско сверху, как показано на позиции A, рис. 4, он не является хорошим инструментом для быстрого снятия металла, так как ни одна из его двух режущих кромок не имеет наклона. Чтобы придать каждой режущей кромке задний наклон, необходимо было бы сделать верхнюю поверхность вогнутой, что непрактично. При нарезании крупной резьбы для чернового прорезания канавки резьбы можно с выгодой использовать резец формы B, который затем доводится до правильной глубины и угла резцом A. Этот черновой резец затачивается с задним наклоном от вершины, а сама вершина закруглена для повышения прочности.

Рис. 7. Нарезание резьбы с использованием малой продольной подачи

Использование малой продольной подачи для нарезания резьбы. — Еще одна форма резьбонарезного резца показана на позиции A, рис. 7, которая очень хороша для нарезания треугольных резьб, особенно с крупным шагом. Когда используется этот резец, малая продольная подача E устанавливается под углом 30 градусов, как показано, и подается для последовательных проходов рукояткой w в направлении, указанном стрелкой. Видно, что вершина a резца движется под углом 60 градусов к оси заготовки, формируя таким образом одну сторону резьбы, а режущая кромка a—b, которая может быть установлена, как показано на позиции B, формирует противоположную сторону и выполняет всю работу по резанию. Поскольку эта кромка имеет задний наклон, как показано, она режет легко и позволяет быстро выполнять операции нарезания резьбы. Резьбы, нарезанные таким способом, часто доводятся легким проходом обычным резьбонарезным резцом. Режущая кромка a—b затачивается под углом 60 градусов (или чуть меньше) к боковой стороне, как показано на эскизе A.

При нарезании резьбы в стали или ковком железе на резец обычно наносят какой-либо смазочно-охлаждающий материал, чтобы сохранить режущую кромку и обеспечить чистоту поверхности резьбы. Для этой цели часто используют лярд-ойл (свиное сало) или смесь лярд-ойла и парафинового масла в равных частях. Если резьба мелкая, смазку можно наносить из обычной масленки, но при нарезании сравнительно крупных резьб лучше, чтобы поток масла постоянно подавался на вершину резца. Этот постоянный поток можно обеспечить, установив бачок со сливом, ведущим к резцу, на кронштейне в задней части суппорта.

Рис. 8. (A) Треугольная резьба. (B) Резьба стандарта США. (C) Прямоугольная резьба. (D) Левая резьба. (E) Двухзаходная прямоугольная резьба. (F) Трехзаходная прямоугольная резьба

Наиболее часто используемые резьбы. — Три формы резьб или винтов, которые широко используются, показаны на рис. 8; это треугольная резьба (A), резьба стандарта США (B) и прямоугольная резьба (C). Формы этих резьб показаны на сечениях. Треугольная резьба имеет прямые стороны, наклоненные под углом 60 градусов друг к другу и под тем же углом к оси винта. Резьба стандарта США похожа на треугольную, за исключением того, что вершина резьбы и впадина канавки оставлены плоскими, как показано, и ширина этих плоских участков составляет 1/8 шага. Прямоугольная резьба имеет квадратное сечение, при этом ширина a, глубина b и шаг c равны между собой. Все эти резьбы являются правосторонними, что означает, что канавки закручиваются вправо, так что гайку нужно вращать вправо, чтобы навинтить ее на резьбу. Левая резьба закручивается в другом направлении, как показано на позиции D, и гайка навинчивается путем вращения ее влево.

Многозаходные резьбы. — Резьбы, помимо право- и левосторонних, бывают однозаходными, как на позициях A, B, C и D, двухзаходными, как на позиции E, и трехзаходными, как на позиции F, а для определенных целей применяются четырехзаходные или резьбы с еще большим числом заходов. Двухзаходная резьба отличается от однозаходной тем, что имеет две канавки, начинающиеся диаметрально противоположно, тогда как трехзаходная резьба имеет три канавки, нарезанные, как показано на позиции F. Целью этих многозаходных резьб является увеличение хода без ослабления винта. Например, резьбы, показанные на позициях C и E, имеют одинаковый шаг p, но ход l двухзаходного винта вдвое больше, чем у винта с однозаходной резьбой, так что гайка продвинется вдвое дальше за один оборот, что часто является очень желательной особенностью. Чтобы получить такой же ход с однозаходной резьбой, шаг должен был бы быть двойным, что дало бы гораздо более крупную резьбу, которая ослабила бы винт, если только не увеличить его диаметр. (Ход — это расстояние l, на которое одна нитка продвигается за один оборот, или расстояние, на которое гайка продвинулась бы за один оборот, и его не следует путать с шагом p, который является расстоянием между центрами соседних ниток. Очевидно, что ход и шаг однозаходной резьбы одинаковы.)

Рис. 9. Резьба стандарта США, резьбонарезной резец и шаблон

Нарезание резьбы стандарта США. — Метод нарезания резьбы стандарта США такой же, как описано для треугольной резьбы, что касается работы на станке. Резьбонарезной резец, конечно, должен соответствовать форме резьбы стандарта США. Этот резец сначала затачивается под углом 60 градусов, как для нарезания треугольной резьбы, а затем вершина делается плоской, как показано на рис. 9. Как можно вспомнить, ширина этой плоской части должна быть равна 1/8 шага. Используя шаблон, подобный показанному на позиции G, резец можно легко заточить для любого шага, так как вырезы по периферии шаблона размечены для разных шагов, и вершина резца подгоняется в вырез, соответствующий нужному шагу. Если такой шаблон недоступен, ширину плоской части на вершине можно проверить, используя в качестве шаблона метчик стандарта США с тем же шагом, что и нарезаемая резьба.

При нарезании резьбы резец устанавливается перпендикулярно заготовке, и выполняется ряд последовательных проходов, при этом резец подается до тех пор, пока ширина w плоской части на вершине резьбы не станет равной ширине в основании. Тогда резьба будет правильного размера, при условии, что наружный диаметр D верен, а резец имеет правильную форму. Поскольку измерить ширину этой плоской части точно было бы трудно, резьбу можно проверить, навинтив на нее стандартную гайку, если нарезается стандартная резьба. Если она подгоняется к нарезанному отверстию, то сам метчик является очень удобным шаблоном для использования, метод заключается в том, чтобы измерить метчик штангенциркулем, а затем сравнить его размер с размером детали.

Хороший метод нарезания резьбы стандарта США до заданного размера следующий: сначала точно проточите наружную поверхность заготовки до диаметра D, а затем проточите небольшую часть торца до диаметра r резьбы по впадинам. Затем выполняется чистовой проход для резьбы, при этом вершина резца устанавливается так, чтобы она едва касалась диаметра r. Если обычный штангенциркуль установить на диаметр r и проводить измерения в канавке резьбы, размер будет неверным из-за углового расположения канавки, что требует держать штангенциркуль под углом при измерении. Чтобы определить диаметр по впадинам, разделите 1,299 на число ниток на дюйм и вычтите частное из наружного диаметра. Выражая это правило в виде формулы,

( 1.299 )

r = D - ———

N

где D равно наружному диаметру; N — числу ниток на дюйм; и r — диаметру по впадинам. Число 1,299 является константой, которая используется всегда.

Рис. 10. Вид с торца передней бабки станка

Нарезание левой резьбы. — Единственное различие между нарезанием левой и правой резьбы на станке заключается в движении резца относительно заготовки. При нарезании правой резьбы резец движется справа налево, но это движение меняется на обратное для левой резьбы, потому что резьба закручивается в противоположном направлении. Чтобы заставить суппорт двигаться слева направо, ходовой винт вращается в обратном направлении с помощью реверсивных шестерен a и b (рис. 10), расположенных в передней бабке. Любую из этих шестерен можно ввести в зацепление с шестерней шпинделя, изменив положение рычага R. Когда шестерня a находится в зацеплении, как показано, привод от шпинделя к шестерне c осуществляется через шестерни a и b, но когда рычаг R поднят, тем самым вводя b в зацепление, привод становится прямым, и направление вращения меняется на обратное. Резьба нарезается путем запуска резца в точке a, рис. 8, вместо того чтобы начинать с торца.

Рис. 11. Конец резца для прямоугольной резьбы и графический метод определения угла подъема винтовой линии резьбы

Нарезание прямоугольной резьбы. — Форма резца, используемого для нарезания прямоугольной резьбы, показана на рис. 11. Ширина w делается равной половине шага нарезаемой резьбы, а торец E расположен под углом к державке, который соответствует наклону x—y резьбы. Этот угол A зависит от диаметра винта и хода резьбы; его можно определить графически, начертив линию a—b, равную по длине окружности нарезаемого винта, и линию b—c под прямым углом, равную по длине ходу резьбы. Угол α между линиями a—b и a—c будет искомым углом A. (См. вид с торца резьбонарезного резца). Обычно нет необходимости в том, чтобы этот угол был точным, так как он нужен просто для того, чтобы резец не затирал о стороны резьбы. Конец резца для прямоугольной резьбы показан в сечении справа, чтобы проиллюстрировать его положение относительно резьбы. Стороны e и e1 затачиваются с наклоном внутрь, как показано, для обеспечения дополнительного зазора.

При нарезании многозаходных резьб, которые из-за увеличенного хода значительно наклонены к оси винта, углы для каждой стороны резца можно определить независимо следующим образом: начертите линию a—b, равную по длине окружности резьбы, как и прежде, чтобы получить требуемый угол f задней или следующей стороны e1; угол l противоположной или передней стороны находится путем проведения линии a—b, равной окружности по впадинам резьбы. Иллюстрируемый резец предназначен для нарезания правой резьбы; если бы он предназначался для левой резьбы, торец, конечно, был бы наклонен в противоположном направлении. Прямоугольная резьба нарезается так, чтобы глубина d была равна ширине. При нарезании гайки для винта с прямоугольной резьбой обычной практикой является использование резца с шириной, немного превышающей половину шага, чтобы обеспечить зазор для винта, а ширина резца для нарезания метчиков с прямоугольной резьбой, используемых для нарезания гаек, делается немного меньше половины шага.

Рис. 12. Виды, иллюстрирующие, как нарезается двухзаходная прямоугольная резьба

Нарезание многозаходных резьб. — Когда нужно нарезать многозаходную резьбу, например, двухзаходную или трехзаходную, станок настраивается с учетом числа однозаходных ниток на дюйм. Например, ход двухзаходной резьбы, показанной на позиции B, рис. 12, составляет полдюйма, или вдвое больше шага, а число однозаходных ниток на дюйм равно 1 ÷ 1/2 = 2. Следовательно, станок настраивается на нарезание двух ниток на дюйм. Первый проход выполняется так же, как если бы нарезалась однозаходная резьба, оставляя заготовку, как показано на позиции A. Когда этот проход закончен, заготовку поворачивают на пол-оборота (для двухзаходной резьбы), не нарушая положения ходового винта или суппорта, что приводит резец в положение посередине между канавками однозаходной резьбы, как указано пунктирными линиями. Затем нарезается вторая канавка, создавая двухзаходную резьбу, как показано на позиции B. В случае трехзаходной резьбы заготовку индексировали бы на одну треть оборота после нарезания первой канавки, а затем еще на одну треть оборота, чтобы установить резец для нарезания последней канавки. Аналогично, для четырехзаходной резьбы ее поворачивали бы на четверть оборота после нарезания каждой последующей канавки или нитки.

Существуют различные методы индексации заготовки при нарезании многозаходных резьб, чтобы установить резец в правильное положение для нарезания другой канавки резьбы. Некоторые токари при нарезании двухзаходной резьбы просто снимают заготовку со станка и поворачивают ее на пол-оборота, помещая хвост поводка в противоположный паз планшайбы. Это очень простой метод, но если пазы не находятся прямо напротив или на расстоянии 180 градусов друг от друга, последняя нитка не будет центрирована относительно первой. Другой и лучший метод — отсоединить промежуточную шестерню от шестерни на валу, повернуть шпиндель и заготовку на пол- или треть оборота, как в данном случае, а затем соединить шестерни. Например, если шестерня на валу имеет 96 зубьев, зуб, входящий в зацепление с промежуточной шестерней, помечается мелом, шестерни разъединяются, и шпиндель поворачивается до тех пор, пока помеченный зуб не совершит требуемую часть оборота, что можно определить путем подсчета зубьев. При использовании этого метода число зубьев в шестерне на валу должно быть равномерно делимым на два, если нарезается двухзаходная резьба, или на три для трехзаходной и т. д. Если вал не соединен со шпинделем так, чтобы каждый совершал одинаковое число оборотов, необходимо учитывать передаточное отношение зубчатой передачи.

Установка резца при нарезании многозаходных резьб. — Другой метод, который иногда можно использовать для установки резца после нарезания первой канавки многозаходной резьбы, заключается в отсоединении стопорных гаек от ходового винта (пока шпиндель неподвижен) и перемещении суппорта назад на расстояние, необходимое для установки резца в правильное положение для выполнения второго прохода. Очевидно, что это расстояние должно не только устанавливать резец в нужное место, но и быть таким, чтобы стопорные гайки можно было снова соединить с ходовым винтом. Начиная с простого примера, предположим, что нарезается двухзаходная резьба с ходом 1 дюйм. После того как нарезана первая канавка резьбы, резец можно установить в центральное положение для выполнения второго прохода, просто переместив суппорт назад на 1/2 дюйма (половина хода), или на 1/2 дюйма плюс ход, или любое кратное хода. Если длина резьбовой части составляет 5 дюймов, резец перемещают назад достаточно далеко, чтобы освободить торец заготовки, или, скажем, 1/2 + 5 = 5 1/2 дюймов. Чтобы отсоединить стопорные гайки и снова соединить их после перемещения суппорта на 5 1/2 дюймов (или любое расстояние, равное в данном случае половине плюс целое число), ходовой винт должен иметь четное число ниток на дюйм.

Предположим, что нарезается двухзаходная резьба с 1 1/4 однозаходными нитками на дюйм. Тогда ход будет равен 1 ÷ 1 1/4 = 0,8 дюйма, и если суппорт переместить назад на 0,8 ÷ 2 = 0,4 дюйма, резец будет правильно расположен для второго прохода; но стопорные гайки нельзя было бы снова соединить, если только ходовой винт не имел бы десять ниток на дюйм, что мельче шага, встречающегося на ходовых винтах обычных токарно-винторезных станков. Однако, если бы перемещение составляло 0,4 + 0,8 × 2 = 2 дюйма, стопорные гайки можно было бы снова соединить независимо от числа ниток на дюйм на ходовом винте. Правило, таким образом, следующее:

Разделите ход резьбы на 2 для двухзаходной резьбы, на 3 для трехзаходной, на 4 для четырехзаходной и т. д., получив таким образом шаг; затем прибавьте шаг к любому кратному ходу, что даст перемещение в дюймах, которое позволит снова соединить стопорные гайки с ходовым винтом.

Всякий раз, когда число, полученное по этому правилу, является целым числом, очевидно, что перемещение можно получить с помощью ходового винта с любым шагом. Если число дробное, число ниток на дюйм на ходовом винте должно быть делимым на знаменатель дроби.

Чтобы проиллюстрировать применение вышеуказанного правила, предположим, что нужно нарезать четырехзаходную резьбу с 1 1/2 однозаходными нитками на дюйм (что было бы числом, на которое станок был бы настроен для нарезания). Тогда ход резьбы = 1 ÷ 1 1/2 = 0,6666 дюйма, а шаг = 0,6666 ÷ 4 = 0,1666 дюйма; прибавляя шаг к удвоенному ходу, получаем 0,1666 + 2 × 0,6666 = 1,499 дюйма. Следовательно, если суппорт переместить на 1 1/2 дюйма (что потребует ходового винта с четным числом ниток на дюйм), резец будет расположен достаточно точно для практических целей. Когда резец установлен таким образом, если он не освобождает торец нарезаемой детали, станок можно провернуть назад, чтобы установить резец в правильное положение.

Вышеуказанное правило, применительно к трехзаходным резьбам или резьбам с большим числом заходов, не всегда дает единственное расстояние, на которое можно переместить суппорт. Чтобы проиллюстрировать, в предыдущем примере перемещение суппорта могло бы быть равно 0,499, или практически половине дюйма, вместо 1 1/2 дюйма, и резец был бы правильно расположен. Правило, однако, обладает достоинством простоты и может быть использовано в большинстве случаев.

Рис. 13. Индексирующая планшайба, используемая для нарезания многозаходной резьбы

Специальные планшайбы иногда используются для нарезания многозаходной резьбы, что позволяет легко и точно индексировать заготовку. Одна из них проиллюстрирована на рис. 13; она состоит из двух частей A и B, причем часть A может свободно вращаться относительно B, когда болты C ослаблены. Поводковый палец для токарного поводка прикреплен к планшайбе A. Когда одна канавка многозаходной резьбы закончена, болты C ослабляются, и планшайба A поворачивается на величину, соответствующую типу нарезаемой резьбы. Периферия планшайбы A градуирована в градусах, как показано, и для двухзаходной резьбы ее повернули бы на пол-оборота или 180 градусов, для трехзаходной — на 120 градусов и т. д. Это очень хорошее устройство там, где нарезание многозаходной резьбы выполняется часто.

Рис. 14. Правильное и неправильное положение резца для нарезания конической резьбы

Нарезание конической резьбы. — Когда нужно нарезать коническую резьбу, резец следует устанавливать перпендикулярно оси a—a, как показано на позиции A, рис. 14, а не по конической поверхности, как на позиции B. Если имеется цилиндрическая часть, резец можно установить, как показано пунктирными линиями. Все конические резьбы следует нарезать с использованием конусных линеек. Если заднюю бабку сместить для получения требуемого конуса и использовать обычный поводковый палец с изогнутым хвостом, кривая резьбы не будет правильной, или, другими словами, резьба не будет продвигаться с равномерной скоростью; токари называют это «пьяной резьбой». Эта ошибка в резьбе обусловлена углом между поводковым пальцем и планшайбой, что вызывает вращение заготовки с переменной скоростью. Шаг конической резьбы, нарезанной при смещенной задней бабке, также будет немного мельче шага, на который настроен станок. Величина этих ошибок зависит от угла конуса и расстояния, на которое должен быть смещен центр.

Рис. 15. Метод установки и использования резца для внутренней резьбы

Нарезание внутренней резьбы. — Внутреннее нарезание резьбы, или нарезание резьбы в отверстиях, — это операция, выполняемая на заготовке, закрепленной в патроне или на планшайбе, как при растачивании. Используемый резец похож на расточной, за исключением того, что рабочая часть имеет форму, соответствующую нарезаемой резьбе. Метод выполнения операции при нарезании внутренней резьбы аналогичен методу для наружных работ, что касается работы на станке. Отверстие, в котором нарезается резьба, сначала растачивается до диаметра по впадинам D (рис. 15) винта, который должен в него входить. Вершина резца (резца для резьбы стандарта США или треугольной резьбы) затем устанавливается перпендикулярно путем прикладывания шаблона G к торцу заготовки и регулировки вершины так, чтобы она соответствовала вырезу в шаблоне, как показано. Вид справа показывает резец, выполняющий первый проход.

Очень часто размер резьбового отверстия можно проверить, используя в качестве шаблона резьбовую часть, которая должна в него входить. При выполнении такой проверки резец, конечно, отводится в сторону. Довольно трудно нарезать точную резьбу в небольшом отверстии, особенно когда отверстие довольно глубокое, из-за гибкости резца; по этой причине резьбы иногда нарезают резцом чуть меньше номинального размера, после чего через отверстие прогоняют метчик, хвостовик которого удерживается прямо центром задней бабки. В таком случае метчик следует измерить штангенциркулем, а резьбу резцом сделать ровно настолько меньше, чтобы метчик выполнял легкий проход. Небольшие отверстия с прямоугольной резьбой часто доводят таким способом, и если нужно нарезать резьбу в ряде деталей, использование метчика делает отверстия одинаковыми по размеру.

Рис. 16. Поперечные салазки, оснащенные упором для регулировки глубины резания при нарезании резьбы

Упор для резьбонарезных резцов. — При нарезании резьбы довольно трудно подавать резец на нужную величину для каждого последующего прохода, потому что резец перемещается внутрь до того, как он подается к заготовке. Для нарезания резьбы иногда используется упор, который преодолевает эту трудность. Этот упор состоит из винта S (рис. 16), который входит в резцедержатель и проходит через блок B, зажатый перед салазками. Отверстие в блоке, через которое проходит стопорный винт, не имеет резьбы, но достаточно велико, чтобы позволить винту свободно перемещаться. При нарезании резьбы резец устанавливается для первого прохода, и винт регулируется до тех пор, пока головка не упрется в неподвижный блок. После выполнения первого прохода стопорный винт вывинчивается, скажем, на пол-оборота, что позволяет подать резец достаточно глубоко для второго прохода. Если этот проход по глубине примерно правильный, винт снова поворачивается примерно на пол-оборота для следующего прохода, и это продолжается для каждого последующего прохода, пока резьба не будет закончена. При использовании упора такого типа нет опасности подать резец слишком глубоко, как это часто бывает, когда резец устанавливается «на глаз». Если эта форма упора используется для нарезания внутренней резьбы, винт вместо прохождения через неподвижный блок помещается в салазки так, чтобы конец или головка упирались в упор B. Это изменение делается потому, что при нарезании внутренней резьбы резец подается наружу.

Рис. 17. Шаблон для заточки и установки резцов для резьбы Acme

Стандартная резьба Acme. — Резьба Acme в настоящее время часто используется вместо прямоугольной резьбы. Угол между сторонами резьбы Acme составляет 29 градусов (см. рис. 21), а глубина делается равной половине шага плюс 0,010 дюйма для обеспечения зазора и гарантии прилегания по сторонам. Резьбонарезной резец обычно затачивается по шаблону, имеющему вырезы, представляющие различные шаги. Улучшенная форма шаблона для резьбы Acme показана на рис. 17. Вершина резца сначала затачивается под правильным углом путем подгонки к 29-градусному вырезу на конце шаблона, как показано на позиции A. Затем торец затачивается до правильной ширины для нарезаемого шага путем проверки, как на позиции B. Числа напротив мелких вырезов для измерения ширины представляют число ниток на дюйм. С помощью этого конкретного шаблона резец можно установить перпендикулярно, поместив грань D к проточенной поверхности, на которой нарезается резьба, и регулируя резец до тех пор, пока торец не окажется на одной линии с шаблоном, как на позиции C. Установив резец в это положение, можно также проверить угол между стороной и торцом.

Рис. 18. Измерение ширины резца для резьбы Acme с помощью штангенциркуля для измерения зубьев шестерен

В случае, если необходимо измерить ширину торца резца для резьбы Acme для шага, отсутствующего на обычном шаблоне, это можно сделать с помощью штангенциркуля для измерения зубьев шестерен, как показано на рис. 18. Если предположить, что губки штангенциркуля опираются на стороны резца на расстоянии A от вершины, равном 1/4 дюйма, то ширина вершины резца равна показанию штангенциркуля (как показано на горизонтальной шкале) минус 0,1293 дюйма. Например, если показание штангенциркуля составляло 0,315 дюйма, ширина на вершине была бы равна 0,315 - 0,1293 = 0,1857 дюйма, при условии, что стороны были заточены под стандартный угол 29 градусов. Константа, которую нужно вычесть из показания штангенциркуля, равна 2A tan 14° 30', или, в данном случае, 2 × 0,25 × 0,2586 = 0,1293.

Резьба Витворта. — Резьба Витворта (или британская стандартная резьба Витворта), которая используется преимущественно в Великобритании, имеет угол профиля 55 градусов, а нитки закруглены на вершине и в основании, как показано на рис. 23. Форма резца, используемого для нарезания этой резьбы, также показана на этой иллюстрации. Торец закруглен для формирования галтели в основании резьбы, а закругленные углы по бокам придают вершине резьбы требуемую кривизну. Каждый шаг требует отдельного резца, а режущему торцу придается криволинейная форма путем фрезерования или зубофрезерования. Фреза, используемая для этой цели, точно нарезана в соответствии с шагом, для которого требуется резец, затем она имеет канавки для формирования режущих кромок и закалена. Затем фреза используется как фрезерный инструмент для формирования торца резьбонарезного резца. Резец затачивается путем шлифования сверху. Метод нарезания резьбы Витворта, конечно, аналогичен методу, применяемому для резьбы стандарта США или треугольной резьбы, в том, что резец устанавливается перпендикулярно ненарезанной заготовке и на той же высоте, что и центры станка, чтобы получить резьбу правильной формы. Следует позаботиться о том, чтобы проточить заготовку до правильного диаметра, чтобы вершина резьбы была полностью закруглена, когда винт будет нужного размера.

Рис. 19. Резьба стандарта США Рис. 20. Стандартная острая треугольная резьба

Рис. 21. Стандартная резьба Acme Рис. 22. Прямоугольная резьба

Рис. 23. Стандартная резьба Витворта Рис. 24. Стандартная червячная резьба

Червячные резьбы. — Стандартная червячная резьба имеет угол 29 градусов между сторонами, такой же, как у резьбы Acme, но глубина червячной резьбы и ширина плоской части на вершине и в основании отличаются от стандарта Acme, что видно при сравнении рис. 21 и 24. Полная глубина резьбы равна линейному шагу, умноженному на 0,6866, а ширина резьбонарезного резца на торце равна линейному шагу, умноженному на 0,31. Шаблоны с вырезами для резьб с разным шагом обычно используются при заточке резцов для червячной резьбы.

Когда необходимо нарезать многозаходные червяки с большим ходом на обычном станке, иногда возникают трудности, поскольку ходовой винт должен быть настроен на гораздо более быстрое вращение, чем шпиндель, что создает чрезмерные нагрузки на зубчатую передачу. Эта трудность иногда преодолевается путем установки ременного шкива на ходовой винт, рядом со сменной шестерней, и соединения его с контрприводом ремнем; тогда шпиндель приводится в движение через сменные шестерни от ходового винта, а не наоборот.

Приспособление для нарезания крупной резьбы. — Чтобы избежать трудностей, связанных с нарезанием резьб с большим ходом, некоторые станки оснащаются приспособлением для нарезания крупной резьбы. Устройство этого приспособления, изготовленного компанией Bradford Machine Tool Co., следующее: на обычном реверсивном валу, внутри передней бабки, имеется скользящая двойная шестерня, расположенная так, чтобы входить в зацепление либо с обычной шестерней на шпинделе, либо с малой шестерней на конце конуса. Шестерни подобраны так, что отношение двух зацеплений составляет 10 к 1; то есть, при зацеплении с шестерней конуса (при включенных переборных шестернях) сопряженная шестерня совершит десять оборотов на один оборот шпинделя, так что когда станок обычно настроен на нарезание одной нитки на дюйм, он будет, при приводе от шестерни конуса, нарезать одну нитку на десять дюймов. Такая конструкция избавляет от дополнительной нагрузки на реверсивные шестерни из-за перемещения суппорта с высокой скоростью, которая была бы необходима для такого большого хода при отсутствии приспособления. Эти приспособления широко используются не только для нарезания крупных винтов, но и для нарезания масляных канавок на цилиндрических деталях.

При нарезании резьбы с большим ходом или «крутым шагом» верхнюю часть резьбонарезного резца следует заточить так, чтобы она находилась под прямым углом к резьбе; тогда канавка резьбы будет нарезана той же ширины, что и резец.

Проверка размера резьбы. — Когда резьбонарезной резец подан достаточно глубоко для формирования полной резьбы, винт проверяется на размер. Если предположить, что нарезается болт для стандартной гайки, его снимают со станка и проверку выполняют путем навинчивания гайки на конец. Если резьба слишком велика, гайка может навинчиваться очень туго или не навинчиваться вовсе; в любом случае деталь снова помещают в станок и выполняют легкий проход по ней, чтобы уменьшить резьбу до нужного размера. При установке резьбовой детали обратно в центры ее следует вернуть в исходное положение, то есть «хвостом» поводка в тот же паз планшайбы, который он занимал ранее.

Рис. 25. Проверка диаметра резьбы с помощью штангенциркуля и микрометра

Поскольку трудно определить, когда резьба нарезана точно до нужного размера, для измерения диаметра треугольной резьбы или резьбы стандарта США по впадинам канавок или диаметру по впадинам иногда используются специальные резьбовые штангенциркули с клиновидными концами, как показано на позиции A на рис. 25. Эти штангенциркули можно настроить по метчику, соответствующему размеру нарезаемой резьбы, или по ранее нарезанной детали правильного размера.

Резьбовой микрометр. — Еще одна форма штангенциркуля для проверки резьб показана на позиции B. Это микрометрический тип, предназначенный для очень точных работ. Шпиндель этого микрометра имеет конический конец, а «пятка» имеет V-образную форму, и эти концы опираются на стороны резьбы или поверхности, которые образуют опору, когда винт вставлен в гайку или резьбовое отверстие. Конусообразная вершина слегка закруглена, чтобы она не упиралась в дно резьбы. Также имеется достаточный зазор в основании V-образной пятки, чтобы предотвратить ее упор в вершину резьбы. Диаметр, показываемый этим микрометром, является «средним диаметром» резьбы и равен наружному диаметру минус глубина одной нитки. Эту глубину можно определить следующим образом:

Глубина треугольной резьбы = 0,866 ÷ число ниток на дюйм;

Глубина резьбы стандарта США = 0,6495 ÷ число ниток на дюйм;

Глубина резьбы Витворта = 0,6403 ÷ число ниток на дюйм.

Подвижная вершина измеряет все шаги, но фиксированная пятка ограничена в своей емкости, ибо если бы она была сделана достаточно большой для измерения резьбы с шагом, скажем, 1/4 дюйма, она была бы слишком широкой на вершине для измерения резьбы с шагом 1/24 дюйма, поэтому каждый штангенциркуль ограничен диапазоном резьб, которые может измерить пятка. При измерении «углового диаметра» резьбы микрометр следует перемещать вперед и назад по резьбе, чтобы убедиться, что измеряется наибольший размер или фактический диаметр. Если микрометр поместить над тем, что кажется центром винта, и снять показание, просто подогнав пятку или вершину к резьбе, не перемещая микрометр вперед и назад по ней, можно получить неверное показание.

Рис. 26. (A) Проверка размера резьбы с помощью микрометра с шариковыми наконечниками. (B) Проверка размера треугольной резьбы по системе трех проволочек. (C) Проверка размера резьбы стандарта США

Если имеются стандартные резьбовые эталонные шаблоны, размер нарезаемой резьбы можно проверить путем сравнения с шаблоном. Для этой цели иногда используются микрометры с небольшими сферическими измерительными наконечниками (см. эскиз A, рис. 26). Шариковые наконечники достаточно малы, чтобы опираться на стороны резьбы, и диаметр, по сравнению с эталонным шаблоном, можно определить с большой точностью.

Система трех проволочек для измерения резьб. — Метод измерения резьб с использованием обычного микрометра и трех проволочек одинакового диаметра проиллюстрирован на позициях B и C, рис. 26. Две проволочки помещаются между нитками с одной стороны и одна — с противоположной стороны винта. Затем размер M поверх проволочек измеряется обычным микрометром. Когда резьба нарезана до стандартного размера, размер M для разных резьб следующий:

Для резьбы стандарта США:

m = d - 1,5155p + 3w

Для острой треугольной резьбы:

m = d - 1,732p + 3w

Для стандартной резьбы Витворта:

m = d - 1,6008p + 3,1657w

В этих формулах d = стандартный наружный диаметр винта; m = измерение поверх проволочек; w = диаметр проволочек; p = шаг резьбы = 1 ÷ число ниток на дюйм.

Чтобы проиллюстрировать использование формулы для резьбы стандарта США, предположим, что нужно нарезать винт с 6 нитками на дюйм (шаг 1/6 дюйма) до диаметра 1 1/2 дюйма и что для измерения в сочетании с микрометром будут использоваться проволочки диаметром 0,140 дюйма. Тогда показание микрометра m должно быть

1 / 2 - 1,5155 × 1 / 6 + 3 × 0,140 = 1,6674 дюйма

Если показание микрометра составляет 1,670 дюйма, это означает, что средний диаметр резьбы слишком велик, причем погрешность равна разности между 1,667 и фактическим показанием.

Рис. 27. Круглый резьбонарезной инструмент Rivett-Dock в рабочем положении

Резьбонарезной инструмент Rivett-Dock. На рис. 27 показана специальная форма резьбонарезного инструмента, позволяющая преодолеть ряд недостатков, присущих обычному однолезвийному резьбонарезному инструменту. Этот инструмент имеет круглый резец C с десятью зубьями по окружности, которые, начиная с зуба № 1, постепенно увеличиваются по высоте (резец № 2 выше, чем № 1, и т. д.). Этот резец установлен на салазках S, которые закреплены на раме F и могут перемещаться внутрь или наружу с помощью рычага L. Ступица этого рычага имеет эксцентриковый палец, который перемещает салазки S и фиксирует их в переднем или рабочем положении. При перемещении салазок рычаг взаимодействует с собачкой P, поворачивая резец на один зуб за раз и подставляя новый зуб к детали при каждом движении рычага. Когда салазки перемещаются вперед, пятка или нижняя сторона зуба, находящегося в рабочем положении, упирается в упор, который воспринимает усилие резания.

При использовании инструмент устанавливается на резцедержатель токарного станка, как показано на рисунке. Резец выставляется по высоте путем установки зуба в рабочее положение и совмещения его вершины с линией центров станка. Резец также выставляется перпендикулярно детали с помощью обычного угольника и слегка наклоняется относительно вертикали в соответствии с углом нарезаемой резьбы путем регулировки рамы F. Сначала выполняется легкий проход при рычаге L, сдвинутом вперед, и зубе № 1 на упоре. После завершения этого прохода рычаг переключается в обратное положение, что поворачивает резец на один зуб, и обратное движение устанавливает зуб № 2 в рабочее положение. Эта операция повторяется до тех пор, пока десятый зуб не закончит нарезание резьбы. При использовании однолезвийного резьбонарезного инструмента часто возникает необходимость в его переточке перед чистовым проходом, но при использовании круглого инструмента это не требуется, так как благодаря последовательному использованию различных зубьев последний зуб, который выполняет только чистовые проходы, сохраняется в хорошем состоянии.

Нарезание винтов с компенсацией усадки. Некоторые инструментальные стали склонны к усадке в той или иной степени при закалке; следовательно, если требуется очень точный закаленный винт, его иногда нарезают так, чтобы шаг был немного больше стандартного, для компенсации усадки, вызванной операцией закалки. Поскольку величина усадки при закалке очень мала, использование сменных шестерен, которые дали бы точно требуемый шаг, нецелесообразно. Хорошо известным методом получения такого увеличения шага является использование конусной линейки.

Рис. 28. Схема, иллюстрирующая метод нарезания резьбы с компенсацией погрешности шага из-за усадки при закалке

Например, предположим, что необходимо нарезать метчик с 8 нитками на дюйм, и из-за усадки стали шаг должен составлять 0,12502 дюйма вместо 0,125 дюйма. Токарный станок настраивается на нарезание 8 ниток на дюйм, или шаг 0,125 дюйма, а затем конусная линейка устанавливается под углом a (рис. 28), косинус которого равен 0,125 ÷ 0,12502; то есть косинус угла a равен требуемому шагу после закалки, деленному на шаг, необходимый для компенсации усадки. Затем угол находится по таблице косинусов. Заготовка метчика также устанавливается под тем же углом a путем регулировки центра задней бабки, тем самым располагая ось детали параллельно салазкам конусной линейки. Когда суппорт перемещается на расстояние x, вершина инструмента пройдет большее расстояние y вдоль детали, причем разница между x и y зависит от угла a; следовательно, инструмент нарежет резьбу с шагом, немного большим, чем тот, на который настроен станок.