Обзор резьбонарезных инструментов: плашка, метчик, клупп

Обзор резьбонарезных инструментов: плашка, метчик, клупп

Создание резьбы

Понятие, винтовые поверхности, давно известно человечеству, начиная с античных времен. Широко известен и применяется Архимедов винт, для перемещения жидкостей, сыпучих продуктов, пластических масс и т.д.

Архимед, далеко не единственный гений, земли древнегреческой. Наверное, есть какие то правоустанавливающие документы (патент), но считается, что первым винт придумал Архит Тарентский (философ, математик, механик), живший в пятом веке до нашей эры.

Крепежные винтовые элементы применялись в Древнем Риме, но естественно, были очень дороги и поэтому использовались в медицинских инструментах, ювелирных украшениях и предметах роскоши.

Представить себе винтовую поверхность можно намотав веревку на цилиндрический предмет, например часть бревна. Примерно такую технологию использовали для разметки винтовых элементов, предварительно покрыв веревку краской или мелом.

Саму резьбу, понятное дело, нарезали вручную.

Клупп STAYER "PROFESSIONAL" трубный со сменными резцами,28261-5/4

Изготовление метчиков (инструмент для нарезания резьбы) известно с пятнадцатого века, но винтовые элементы подгонялись вручную и о взаимозаменяемости, в те времена, естественно, не было известно.

Если существует ходовой винт, то нарезать резьбу на цилиндрической поверхности, то есть сделать другой ходовой винт, не проблема, но где найти, этот самый первый ходовой винт?

Над проблемой работал Генри Модсли, на рубеже восемнадцатого и девятнадцатого веков.

Первые ходовые винт и гайка (для его токарного станка) были изготовлены вручную. При помощи этих несовершенных элементов, он изготовил более точный ходовой винт. Заменив более точный ходовой винт на своем токарном станке, он смог изготовить еще более точный ходовой винт (и так несколько раз подряд, пока точность не перестала расти).

Точность изготовления - основа взаимозаменяемости. Спасибо, Генри.

Для тех времен, это были космические технологии.

Стандартизация резьб и понятия взаимозаменяемости, долгое время оставались в рамках отдельных машиностроительных компаний, пока в 1841 году Джозеф Витуорт не предложил систему крепежных резьб, которая и стала национальным стандартом для Великобритании (BSW).

Национальных стандартов резьбы было много и отголоски технических, национальных революций мы встречаем до сих пор (например, крепежные элементы американских машин отличаются от европейских).

Международный Конгресс по стандартизации резьбы, состоялся в Цюрихе в 1898 году и определил новые стандарты метрической резьбы на основе американского стандарта Селлерса, но с метрическими размерами.

На государственном уровне, стандартизации резьб в Российской империи не существовало и машиностроительные предприятия пользовались зарубежными.

Советская система стандартизации склонялась то к немецкой то к американской, пока в 1947 году, не была создана Международная организация по стандартизации (ISO), стандарты которой общеприняты во всем мире.

Следы борьбы национальных стандартов встречаются и сейчас, например размеры труб в России измеряются и в метрической системе и в дюймовой, присоединительные квадраты инструментов (сокеты), обозначаются в дюймах и т.д.

Винтовые соединения

Массовость применения винтовых соединений, обусловлена простотой, доступностью, прочностью, возможностью регулирования усилия соединения и т.д. Винтовые поверхности, также, применяются для трансформации вращательного движение в поступательное (ходовые винты, измерительный инструмент и т.д). Создание винтовых поверхностей, является одной из основных операций в машиностроении и других областей промышленности.

Стандарты измерения диаметра резьбы

  • метрическая резьба (основные параметры измеряются в миллиметрах);
  • дюймовая резьба (параметры резьбы измеряются в дюймах и долях дюймов);
  • модульная резьба (размер в миллиметрах получается умножением на число ПИ);
  • питчевая резьба (как и модульная применяется при изготовлении червячных передач);

Параметры резьбы

  • шаг резьбы- расстояние между одноименными элементами винтовой поверхности;
  • наружный диаметр- наибольший диаметр винтовой поверхности;
  • внутренний диаметр-наименьший диаметр винтовой поверхности (по впадинам);
  • ход резьбы- в однозаходной резьбе равен шагу резьбы, в многозаходной резьбе равен шагу резьбы умноженной на количество заходов и т.д.

Метрическая резьба

Массово применяется с номинальным диаметром от 1 до 600 миллиметров, с шагом от 0,25 до 6 миллиметров. Профиль метрической резьбы- равносторонний треугольник (с углом при вершине 60 градусов и теоретической высотой профиля Н= 0,866..Р (шаг)).

Все параметры метрической резьбы измеряются в миллиметрах. При маркировке, метрическая резьба обозначается буквой М (metric) с числовым значением наружного диаметра прутка (цилиндра), на котором эта резьба нарезана.

Также может указываться мелкий шаг и обозначение (LH) для левой резьбы.

Геометрия резьб

В зависимости от предназначения и условий работы, геометрия резьб может быть:

  • трапецеидальная (Tr) (ходовые винты, грузовые винты, винтовые пресса и т.д.);
  • упорная (пилообразная) (артсистемы, нажимные винты прокатных станов и т.д.);
  • круглая с радиусами при вершинах и впадинах (вентили, водопроводные краны и т.д.)
  • дюймовая, великобританского стандарта (BSW) с углом при вершине 55 градусов и т.д.

Нарезание резьбы

Направление резьбы может быть левой или правой, наружной или внутренней.

При массовом изготовлении крепежных изделий используются автоматизированные линии, с минимальным участием человека.

Для изготовления мелкосерийных и уникальных крепежных элементов, резьба нарезается вручную, при помощи резьбонарезного инструмента.

При изготовлении наружной резьбы используют плашки (лерки) и клуппы, для реализации внутренней резьбы применяют метчики.

Процесс нарезания резьбы ускоряется и облегчается при использовании классического, универсального оборудования, то есть токарного станка.

Обычно, резьбонарезной инструмент изготовляют из быстрорежущей стали, твердых сплавов, но резьбу можно нарезать и высокоуглеродистыми инструментами, при соответствующей смазке и охлаждении.

Способы изготовления

  • резанием (резцом на токарном станке);
  • абразивная обработка;
  • накатывание (пластическая деформация);
  • выдавливание прессованием;
  • литье;
  • электрохимическая обработка и т.д.

К числу самых универсальных способов нарезания резьбы относятся:

  • нарезание наружных резьб плашками (лерками);
  • нарезание внутренних резьб метчиками;
  • нарезание внутренних и наружных резьб резцами и гребенками;
  • нарезание наружных и внутренних резьб резьбонарезными головками и т.д.

Плашка (лерка)

Плашка ЗУБР "ЭКСПЕРТ" машинно-ручная, 4-28023-12-1.75_z01

Термин “плашка” ранее применялся для обозначения регулируемого и наборного резьбонарезного инструмента.

В настоящее время понятия лерка и плашка считаются равнозначными.

Конструктивно, плашка представляет собой гайку с изготовленными режущими кромками и углами.

Этот универсальный резьбонарезной инструмент предназначен для изготовления резьбы от 1-го до 52 миллиметров, за один проход.

В зависимости от размеров, в плашках формируют 3-6 отверстий для создания режущих поверхностей и отвода стружки.

Заборная часть резьбы исполняется в виде внутреннего конуса, а сама толщина плашки 8-10 витков, включая 2-3 заборных витка.

Материал применяемый для изготовления плашек, может быть:

легированная сталь (9ХС, ХВСГФ);

быстрорежущая сталь (Р18, Р6М5, Р6М5К5, Р6М5К8);

твердый сплав.

Конструкционно, плашки могут отличаться :

  • цельные;
  • разрезные (с возможностью компенсации износа режущей поверхности);
  • раздвижные (клупп).

В плашкодержателях (воротках) плашки закрепляются стопорными винтами, используя конические углубления и паз.

При значительном износе, паз дорезают и плашка становится регулируемой (в ограниченных пределах).

Метчик

Метчик- инструмент для нарезания внутренней резьбы, является болтом из инструментального металла, со сформированными режущими кромками и стружечными канавками.

Для изготовления внутренней резьбы в вязких материалах, может использоваться несколько метчиков (2-5), которые отличаются высотой профиля (для снижения усилия резания).

Метчики для нарезания резьбы в сквозных и глухих отверстиях, обладают конструктивными отличиями (у метчиков для глухих отверстий заходная часть короче).

Современные метчики изготавливают из быстрорежущей стали или твердого сплава.

В пластичных металлах возможно формирование резьбы методом пластической деформации, без резания, соответственно такие метчики называются- раскатниками.

Метчик является основным инструментом для нарезания внутренних отверстий вручную.

Для уменьшения трения и предотвращения заклинивания метчика, его резьбу выполняют с обратной конусностью (затылованием).

Клупп

Клупп (нем. Kluppe) , инструмент для ручного нарезания резьбы, является оправкой в которой размещаются резьбонарезные плашки (гребенки).

Так как, резьбу нарезают только элементы из дорогостоящей легированной стали, нет необходимости изготавливать весь агрегат из неё, но только сменные гребенчатые резцы.

Для создания усилия резания (довольно большого), клуппы оснащаются массивными рычагами (возможно с трещоткой).

Мускульной силы хватает для нарезания трубной резьбы диаметром 2 дюйма и хорошая трещотка может облегчить работу.

Эксплуатация клуппа, в основной её части, очень напоминает нарезание резьбы плашкой (только очень большой плашкой и усилия там соответственные).

Резьбонарезной инструмент

Создание резьбы

Понятие, винтовые поверхности, давно известно человечеству, начиная с античных времен. Широко известен и применяется Архимедов винт, для перемещения жидкостей, сыпучих продуктов, пластических масс и т.д.

Архимед, далеко не единственный гений, земли древнегреческой. Наверное, есть какие то правоустанавливающие документы (патент), но считается, что первым винт придумал Архит Тарентский (философ, математик, механик), живший в пятом веке до нашей эры.

Крепежные винтовые элементы применялись в Древнем Риме, но естественно, были очень дороги и поэтому использовались в медицинских инструментах, ювелирных украшениях и предметах роскоши.

Представить себе винтовую поверхность можно намотав веревку на цилиндрический предмет, например часть бревна. Примерно такую технологию использовали для разметки винтовых элементов, предварительно покрыв веревку краской или мелом.

Саму резьбу, понятное дело, нарезали вручную.

Изготовление метчиков (инструмент для нарезания резьбы) известно с пятнадцатого века, но винтовые элементы подгонялись вручную и о взаимозаменяемости, в те времена, естественно, не было известно.

Если существует ходовой винт, то нарезать резьбу на цилиндрической поверхности, то есть сделать другой ходовой винт, не проблема, но где найти, этот самый первый ходовой винт?

Над проблемой работал Генри Модсли, на рубеже восемнадцатого и девятнадцатого веков.

Первые ходовые винт и гайка (для его токарного станка) были изготовлены вручную. При помощи этих несовершенных элементов, он изготовил более точный ходовой винт. Заменив более точный ходовой винт на своем токарном станке, он смог изготовить еще более точный ходовой винт (и так несколько раз подряд, пока точность не перестала расти).

Точность изготовления - основа взаимозаменяемости. Спасибо, Генри.

Для тех времен, это были космические технологии.

Стандартизация резьб и понятия взаимозаменяемости, долгое время оставались в рамках отдельных машиностроительных компаний, пока в 1841 году Джозеф Витуорт не предложил систему крепежных резьб, которая и стала национальным стандартом для Великобритании (BSW).

Национальных стандартов резьбы было много и отголоски технических, национальных революций мы встречаем до сих пор (например, крепежные элементы американских машин отличаются от европейских).

Международный Конгресс по стандартизации резьбы, состоялся в Цюрихе в 1898 году и определил новые стандарты метрической резьбы на основе американского стандарта Селлерса, но с метрическими размерами.

На государственном уровне, стандартизации резьб в Российской империи не существовало и машиностроительные предприятия пользовались зарубежными.

Советская система стандартизации склонялась то к немецкой то к американской, пока в 1947 году, не была создана Международная организация по стандартизации (ISO), стандарты которой общеприняты во всем мире.

Следы борьбы национальных стандартов встречаются и сейчас, например размеры труб в России измеряются и в метрической системе и в дюймовой, присоединительные квадраты инструментов (сокеты), обозначаются в дюймах и т.д.

Винтовые соединения

Массовость применения винтовых соединений, обусловлена простотой, доступностью, прочностью, возможностью регулирования усилия соединения и т.д.

Винтовые поверхности, также, применяются для трансформации вращательного движение в поступательное (ходовые винты, измерительный инструмент и т.д).

Создание винтовых поверхностей, является одной из основных операций в машиностроении и других областей промышленности.

Стандарты измерения диаметра резьбы

  • метрическая резьба (основные параметры измеряются в миллиметрах);
  • дюймовая резьба (параметры резьбы измеряются в дюймах и долях дюймов);
  • модульная резьба (размер в миллиметрах получается умножением на число ПИ);
  • питчевая резьба (как и модульная применяется при изготовлении червячных передач);

Параметры резьбы

  • шаг резьбы- расстояние между одноименными элементами винтовой поверхности;
  • наружный диаметр- наибольший диаметр винтовой поверхности;
  • внутренний диаметр-наименьший диаметр винтовой поверхности (по впадинам);
  • ход резьбы- в однозаходной резьбе равен шагу резьбы, в многозаходной резьбе равен шагу резьбы умноженной на количество заходов и т.д.

Метрическая резьба

Массово применяется с номинальным диаметром от 1 до 600 миллиметров, с шагом от 0,25 до 6 миллиметров. Профиль метрической резьбы- равносторонний треугольник (с углом при вершине 60 градусов и теоретической высотой профиля Н= 0,866..Р (шаг)).

Все параметры метрической резьбы измеряются в миллиметрах. При маркировке, метрическая резьба обозначается буквой М (metric) с числовым значением наружного диаметра прутка (цилиндра), на котором эта резьба нарезана.

Также может указываться мелкий шаг и обозначение (LH) для левой резьбы.

Геометрия резьб

В зависимости от предназначения и условий работы, геометрия резьб может быть:

  • трапецеидальная (Tr) (ходовые винты, грузовые винты, винтовые пресса и т.д.);
  • упорная (пилообразная) (артсистемы, нажимные винты прокатных станов и т.д.);
  • круглая с радиусами при вершинах и впадинах (вентили, водопроводные краны и т.д.)
  • дюймовая, великобританского стандарта (BSW) с углом при вершине 55 градусов и т.д.

Нарезание резьбы

Направление резьбы может быть левой или правой, наружной или внутренней.

При массовом изготовлении крепежных изделий используются автоматизированные линии, с минимальным участием человека.

Для изготовления мелкосерийных и уникальных крепежных элементов, резьба нарезается вручную, при помощи резьбонарезного инструмента.

При изготовлении наружной резьбы используют плашки (лерки) и клуппы, для реализации внутренней резьбы применяют метчики.

Процесс нарезания резьбы ускоряется и облегчается при использовании классического, универсального оборудования, то есть токарного станка.

Обычно, резьбонарезной инструмент изготовляют из быстрорежущей стали, твердых сплавов, но резьбу можно нарезать и высокоуглеродистыми инструментами, при соответствующей смазке и охлаждении.

Способы изготовления

  • резанием (резцом на токарном станке);
  • абразивная обработка;
  • накатывание (пластическая деформация);
  • выдавливание прессованием;
  • литье;
  • электрохимическая обработка и т.д.
Метчик ЗУБР "Эксперт" машинно-ручной, 4-28005-18-2.5

К числу самых универсальных способов нарезания резьбы относятся:

  • нарезание наружных резьб плашками (лерками);
  • нарезание внутренних резьб метчиками;
  • нарезание внутренних и наружных резьб резцами и гребенками;
  • нарезание наружных и внутренних резьб резьбонарезными головками и т.д.

Плашка (лерка)

Термин “плашка” ранее применялся для обозначения регулируемого и наборного резьбонарезного инструмента.

В настоящее время понятия лерка и плашка считаются равнозначными.

Конструктивно, плашка представляет собой гайку с изготовленными режущими кромками и углами.

Этот универсальный резьбонарезной инструмент предназначен для изготовления резьбы от 1-го до 52 миллиметров, за один проход.

В зависимости от размеров, в плашках формируют 3-6 отверстий для создания режущих поверхностей и отвода стружки.

Заборная часть резьбы исполняется в виде внутреннего конуса, а сама толщина плашки 8-10 витков, включая 2-3 заборных витка.

Материал применяемый для изготовления плашек, может быть:

легированная сталь (9ХС, ХВСГФ);

быстрорежущая сталь (Р18, Р6М5, Р6М5К5, Р6М5К8);

твердый сплав.

Конструкционно, плашки могут отличаться :

  • цельные;
  • разрезные (с возможностью компенсации износа режущей поверхности);
  • раздвижные (клупп).

В плашкодержателях (воротках) плашки закрепляются стопорными винтами, используя конические углубления и паз.

При значительном износе, паз дорезают и плашка становится регулируемой (в ограниченных пределах).

Метчик

Метчик- инструмент для нарезания внутренней резьбы, является болтом из инструментального металла, со сформированными режущими кромками и стружечными канавками.

Для изготовления внутренней резьбы в вязких материалах, может использоваться несколько метчиков (2-5), которые отличаются высотой профиля (для снижения усилия резания).

Метчики для нарезания резьбы в сквозных и глухих отверстиях, обладают конструктивными отличиями (у метчиков для глухих отверстий заходная часть короче).

Современные метчики изготавливают из быстрорежущей стали или твердого сплава.

В пластичных металлах возможно формирование резьбы методом пластической деформации, без резания, соответственно такие метчики называются- раскатниками.

Метчик является основным инструментом для нарезания внутренних отверстий вручную.

Для уменьшения трения и предотвращения заклинивания метчика, его резьбу выполняют с обратной конусностью (затылованием).

Клупп

Клупп (нем. Kluppe) , инструмент для ручного нарезания резьбы, является оправкой в которой размещаются резьбонарезные плашки (гребенки).

Так как, резьбу нарезают только элементы из дорогостоящей легированной стали, нет необходимости изготавливать весь агрегат из неё, но только сменные гребенчатые резцы.

Для создания усилия резания (довольно большого), клуппы оснащаются массивными рычагами (возможно с трещоткой).

Мускульной силы хватает для нарезания трубной резьбы диаметром 2 дюйма и хорошая трещотка может облегчить работу.

Эксплуатация клуппа, в основной её части, очень напоминает нарезание резьбы плашкой (только очень большой плашкой и усилия там соответственные).