Сайт находится на этапе разработки, часть разделов может работать некорректно. Старый сайт находится по адресу old.smkom.ru

119021
г. Москва, ул. Россолимо, д. 17
Статьи
12
Августа
2019
Чем резьбонакатка отличается от резьбонарезки
Нам часто задают вопрос: "Что лучше накатывать резьбу или нарезать?" - в этом материале мы постараемся дать вам необходимую информацию для принятия  оптимального решения при выборе между резьбонакаткой и резьбонарезкой.

Чем резьбонакатка отличается от резьбонарезки 


Резьбовые элементы применяются как для фиксации различных деталей, так и для винтовых передач, упорных элементов, соединения нефтепроводов и санитарно-технической арматуры. По расположению бывает наружной и внутренней, по виду образующей поверхности конической и цилиндрической, по назначению ходовой, крепежной, уплотнительной, упорной. 

 

В зависимости от стандарта параметры измеряются миллиметрами (метрическая), дюймами (дюймовая), модулями (модульная). Последняя используется для червячной передачи. Каждый тип резьбы должен отвечать действующим стандартам и отраслевым нормативным положениям. Резьба может изготавливаться выдавливанием, прессованием, абразивными инструментами, литьем, накаткой и нарезкой. В этой статье рассмотрим два последних метода. 

 

Виды, профиль и назначение резьбовых соединений

 

Общая классификация выполняется по следующим признакам. 

 

  1. По расположению витков – внешние и внутренние. 

  2. По специальному назначению – крепежные, упорные и ходовые. 

  3. По профилю поверхности – конические и цилиндрические. 

  4. По направлению витков – правые и левые. 

  5. По числу витков – одно- и многовитковые. 

  6. По форме – трапецеидальные, круглые, прямоугольные, треугольные.

 

Резьбовые соединения определяются несколькими параметрами: наружный, внутренний и средний диаметр, шаг и угол профиля. В зависимости от вида и выдерживаемых нагрузок резьбы могут быть соединительными, ходовыми, нагруженными, герметичными, используются при создании различных трубопроводов, оборудования и механизмов. 

 

Технология нарезания резьбы

 

Для изготовления резьбы используются специальные инструменты и приспособления. Резьбы могут нарезаться:

 

  • Специальными резцами и гребенками. Инструмент уславливается на токарных станках, может нарезаться как внутренняя, так и наружная резьба. 

  • Плашками. Нарезается только наружная резьба, используются как для ручного метода, так и для механического. 

  • Метчиками. Только для внутренней резьбы, универсального применения.

 

 

Максимальная сила действует на кромку резца при входе и выходе из режима резания, критические нагрузки могут становиться причиной смещения.Tan λ = P *ns π × d2 – формула определения фактического угла наклона плоскости витков. От значений этого параметра зависят технические характеристики соединения.

 

Определение конкретного метода нарезки резьбы выполняется после анализа следующих факторов:

 

  • Параметры детали. Учитываются параметры резьбы, величина партии, марка стали заготовки. Анализируются требования по качеству: наружная или внутренняя, шаг, число заходов и поля допусков. По стали принимается во внимание обрабатываемость, твердость, стружкодробление и физические характеристики сплава. 

  • Выбор инструмента и оборудования. Резцы могут быть полного профиля, многозубыми или V-профиля. Станок ручным, полуавтоматическим или автоматическим. Станки имеют индивидуальные характеристики по жесткости фиксации элементов, виду шпинделя, методу подводки заготовки, вылету инструмента, мощности и т. д. 

  • Способ нарезания. Рассчитываются оптимальные режимы резания с учетом вышеперечисленных факторов. Значения зависят от качества резьбы, стойкости инструмента, износа рабочих пластин, контроля стружкообразования. Врезание может быть односторонним боковым, радиальным или двухсторонним боковым. От типа зависит направление и величина нагрузок на заготовки. 

 

При выборе метчика и плашки принимается во внимание передний и задний угол, угол и длина режущей части, угол спиральной подточки, шаг, диаметр, усилия выхода стружки. Во время нарезания резьбы обязательно контролируется глубина (t), скорость резания (V) и скорость подачи (S). 

 

Технология накатки резьбы

 

Резьба формируется в результате пластических деформаций металла. Инструмент с большим усилием вдавливается в тело заготовки, сталь выдавливается во впадины. 

 

Для накатывания применяются следующие инструменты и приспособления:

 

  • Ролики. Могут использоваться два или три приспособления, имеют осевую, радиальную или тангенциальную подачу. 

  • Резьбонакатные головки. Сложное по конструкции, но высокопроизводительное оборудование. Ограничение – длина резьбы не может превышать ширину роликов головки.

  • Плоские плашки. Самое простое в изготовлении оборудование, длина резьбы не ограничивается. Применяются для создания метизов диfметром от 25 мм. 

  • Ролик-сегмент. Довольно сложные приспособления, позволяют получать соединения и высокой точностью параметров. 

  • Безстружечные метчики. Применяются редко из-за недостаточных параметров по качеству поверхности резьбы. 

 

С точки зрения металлообработки, прокатка резьбы считается одним из способов холодной ковки – заготовка попадает между штампами. Пластическая деформация имеет прямую зависимость от максимального процента удлинения (пластичности) и текучести металла. Накатывать резьбу можно лишь на заготовках из сплавов с коэффициентом удлинения ≥ 12%. Еще один фактор, оказывающий влияние на возможность накатывания резьбы – твердость. Значение зависит от микроструктуры материала. 

 

Используемые для накатки приспособления

 

Резьбопрокатные матрицы

 

Изготавливаются из легированных сталей, проходят дополнительную термическую обработку. Штамп прижимается к цилиндрическим заготовкам, диаметр заготовки равняется среднему диаметру резьбы. Витки однородные, процесс выполняется при комнатной температуре. Штампы могут быть:

 

  1. Плоскими (поршневыми). Одна статическая, вторая подвижная, нить покатывается между профилями. 

  2. Роторно-планетарными. Состоят из вращающегося круглого штампа, заготовка подается в инструмент и вращается с одновременным смещением в осевом направлении. Неподвижные вогнутые сегменты матрицы размещены снаружи вращающегося штампа. 

  3. Цилиндрическими. Деталь вращается между двумя цилиндрическими штампами. Это самый быстрый метод накатывания резьбы, инструменты требуют минимальной регулировки, что уменьшает простои оборудования. 

 

Во время прокатки меняется структура сплавов. Параметры резьбы рассчитываются по формуле N= C-0.5H/πA .

 

N – число оборотов заготовки;

C – длина рабочей матрицы штампа;

H – длина резьбой части неподвижной матрицы;

A – диаметр заготовки. 

 

Отдельно можно подсчитать объем сохраненного металла.

 

Главные отличия технологий

 

Как видно из приведенной информации, не все типы резьбовых соединений можно создавать накатыванием. Кроме того, резьбонакатка и резьбонарезка имеют значительные отличия по экономическим показателям. 

 

  1. Производительность. По этой характеристике резьбонакатка превосходит резьбонарезку. Процесс накатки легче полностью автоматизировать, крепеж изготавливается без влияния человеческого фактора.

  2. Экономическое обоснование. Сложность изготовления и дороговизна приспособлений окупается только в случае больших объемов производства. Еще один плюс – накатка позволяет экономить до 30% металла, что в настоящее время очень важный фактор. 

  3. Качество. Однородность и гладкость накатанной резьбы намного выше, чем нарезной. 

  4. Технологичность. При накатывании необходимое качество получается с первого прохода, дополнительные операции по доводке не требуются. 

 

На решение о выборе метода изготовления резьбы оказывает влияние и материал заготовок. Надо иметь в виду, что стали, из которых хорошо катается резьба, очень плохо подходят для ее нарезания и наоборот. 

 

Во время прокатки меняется структура металла, что приводит к увеличению значений усталостной прочности (на 50–75%, износостойкости, возрастает предел текучести и прочность на растяжение. Именно по прочности на растяжение рассчитываются нагруженные болтовые соединения. 

 

В среднем для нарезания качественной резьбы требуется десять проходов, накатка делается за один цикл. Кроме того, в 8–9 раз возрастает скорость подачи заготовки, а это влияет на производительность станков. 

 

Еще одно отличие – диаметры заготовок. Прокатка может выполняться на заготовках с небольшим диаметром. Для нарезки минимальный диаметр не менее 15 мм, при меньших значениях значительно ухудшается качество. Что касается больших диаметров, то нарезать можно любые размеры. А с накатыванием существуют ограничения по максимальному диаметру, причина – очень высокая сложность и дороговизна изготовления штампов. 

 

Ответы на распространенные предубеждения

 

Болты с накатанной резьбой имеют ограничения по использованию. Абсолютное большинство механизмов и конструкций может монтироваться болтовыми соединениями с накатанной резьбой. Исключение – единичные механизмы и оборудование специального назначения, но для них специально накатывать резьбу и так экономически невыгодно. 

 

Меньший диаметр тела болта с накатанной резьбой оказывает негативное влияние на прочность соединения. Самая слабая часть болта – участок с резьбой. По его диаметру выполняются инженерные расчеты. Поскольку в этих местах линейные параметры нарезанной и накатанной резьбы одинаковы, то ни о каком уменьшении не может быть речи. Наоборот, в процессе накатки существенно улучшаются эксплуатационные свойства металла, что делает резьбу устойчивее ко всем нагрузкам, в том числе в условиях повышенных температур при воздействии динамических разнонаправленных усилий. 

 

Гладкие поверхности накатанной резьбы становятся причиной самопроизвольного ослабления соединения. На самом деле все наоборот, чем поверхности ровнее – тем надежнее затягивание. Дело в том, что при закручивании гладкой резьбы расстояние между поверхностями настолько уменьшается, что фиксация положения выполняется за счет молекулярных сил притяжения. Одновременно уменьшается износ поверхностей, даже после многократного закручивания/откручивания шатания, в отличие от резьбы нарезкой, в катанных болтовых соединениях не появляются. 

 

Заключение

 

Имея минимальные технические знания можно сопоставлять реальные преимущества и недостатки накатанной резьбы перед нарезной. 

 

Преимущества резьбонакатки

 

  • Высокая производительность оборудования. Это очень положительно влияет на себестоимость продукции, уменьшает время окупаемости приспособлений и штампов, увеличивает чистую прибыль. Кроме того, в условиях жесткой конкуренции предприятия имеют возможность спокойно существовать за счет возможности регулирования отпускной цены продукции. 

  • Меньшая масса болта, минимизация количества непродуктивных отходов. Еще один плюс – уменьшенная площадь поверхности метиза сокращает потери на мероприятия по антикоррозионной защите, транспортировке больших партий и т. д. 

  • Процесс прокатки повышает прочность резьбы и улучшает показатели гладкости. Мягкое деформационное воздействие уменьшает общую нагрузку на металл. Во время точения она может достигать высоких значений и негативно влиять на прочность тела болта. 

 

Недостатки резьбонакатки

 

  • Ограничения по максимальному и минимальному диаметру заготовки. 

  • Проблемы с изготовлением специальных приспособлений и оборудования. 

  • Относительно быстрый износ острых торцевых фасок. Возможно выкрашивание рабочей области при неправильно подобранной марке стали. Явления имеют негативные последствия, в некоторых случаях необходима остановка производства для замены оборудования. 

 

С инженерной точки зрения технические параметры накатанной резьбы намного превосходят нарезанную. Но на окончательный выбор влияют не только технологические расчеты, но и экономическая целесообразность. Надо знать максимальное количество производственных факторов и лишь после их внимательного анализа принимать окончательное решение.