Диаметр сверла под резьбу. Как правильно выбрать диаметр сверла.

Цветом выделен основной шаг резьбы

Чтобы нарезать внутреннюю резьбу метчиком, сначала необходимо просверлить отверстие определенного диаметра. В таблице указаны самые популярные резьбы и диаметры сверл, необходимые для сверления отверстий под резьбу.

Характеристики резьбы

Резьба — это нарезанный в металле винтовой профиль в виде углубления или выступа, который образован соответственно на внутренней либо внешней поверхности детали. Чтобы образовать резьбу на внешней поверхности, используют специальный инструмент под названием плашка или лерка. Для получения внутренней резьбы используют метчики. В обоих случаях можно добиться нарезки резьбы с помощью токарного станка и специализированных резцов. Далее мы будем рассматривать вопросы нарезания внутренней резьбы в углублении металлической детали. Чтобы разобраться, какое отверстие сверлить под резьбу в каждом конкретном случае, следует знать разновидности резьб и их основные характеристики.

Если резьба образована на цилиндрической поверхности, то она называется цилиндрической. Если же поверхность отверстия имеет форму конуса, то полученная на ней резьба будет, соответственно, конического типа. Основные термины и понятия, касающиеся строения и характеристик резьб цилиндрического и конического типа, содержатся в стандарте ГОСТ 11708-82.

По виду профиля их разделяют на:

• треугольные;
• трапецеидальные;
• круглые;
• прямоугольные;
• специальные.

Круглые резьбы находят применение в пожарной арматуре и сантехнических деталях.

Трапецеидальные применяют в ходовых механизмах для передачи поступательного движения. Более всего распространены резьбы треугольные, о которых поговорим ниже.

Сверление под резьбу требует знания и иных ее характеристик. По движению вращения контура резьбы разделяют на правые и левые.

У правой резьбы проточка профиля образована вращением в правую сторону и продольным движением на удаление от точки захода. У левой резьбы вращение направлено в противоположную сторону. В технике более распространены правые резьбы и в их кодировке это подразумевается по умолчанию и не обозначается дополнительно. В маркировке левой резьбы появляются знаки LH. По количеству заходов резьба бывает однозаходной и многозаходной (обычно не более чем двух- и трехзаходные). Резьбы многозаходного типа позволяют работать в условиях больших нагрузок.

Важными критериями, влияющими на выбор сверла под резьбу, являются ее номинальные диаметр, а также шаг. Диаметр соответствует фактическому диаметру внешнего профиля.

Шаг резьбы — это значение дистанции между вершинами ближайших двух вершин профиля. Шаг бывает крупный или основной и мелкий (он может быть не один). Длиной резьбы является полный размер области нарезания профиля на детали.

Для подбора сверла для резьбы также нужно знать, что по совокупности параметров резьбы классифицируют на несколько основных видов:

1. Метрическая. Самая часто применяемая резьба в машиностроительной промышленности и в бытовых предметах. Главные ее размеры закреплены в ГОСТ 24705-81. Обозначается буквой М с указанием номинального диаметра. Например, М6 определяет метрическую резьбу диаметром 6 миллиметров, правое вращение, крупный шаг.
2. Дюймовая резьба в ходу в странах, где принята дюймовая система измерения размеров. Обозначают размер в дюймах – ½”.
3. Трубная цилиндрическая резьба нашла применение в сантехнике для разъемного соединения узлов, деталей и арматуры. Ее размеры определяются по ГОСТ 6357-81. В обозначении стоит буква G и размер в дюймах – G ¾, G 1.
4. Дюймовая коническая резьба по ГОСТ 6111-52 используется в трубопроводах невысокого давления.
5. Коническая метрическая резьба применяется в соединениях трубопроводов и определяется по ГОСТ 25229-82.
6. Трапецеидальные резьбы используют в подвижных механизмах для передачи поступательного движения.
7. Круглая резьба определяется по ГОСТ 13536-68 и используется в сантехнической арматуре.

Таблицы размеров сверла и отверстий под резьбу: метрические, дюймовые

Выполнение внутренней резьбы обычно не вызывает сложностей. Но некоторые особенности использования инструмента и подбора отверстий под нарезание метрической резьбы существуют.

Виды резьбы

Различаются по основным характеристикам:

• системе исчисления диаметра (дюймовая, метрическая, другие);
• количество заходов (двух-, трех- или однозаходная);
• форма профиля (прямоугольный, трапециевидный, треугольный, круглый);
• направление вращения винта (левая или правая);
• размещение на детали (внутренняя или наружная);
• форма детали (конус или цилиндр);
• назначение (ходовая, крепежно-уплотнительная или крепежная).

Согласно перечисленным признакам выделяют следующие виды:

• цилиндрическая (MJ);
• метрическая и коническая (M, MK);
• трубная (G, R);
• Эдисона круглая (E);
• трапецеидальная (Tr);
• круглая для сантехнического крепежа (Kp);
• упорная (S, S45);
• дюймовая, в том числе цилиндрическая и коническая (BSW, UTS, NPT);
• нефтяного сортамента.

Инструменты для выполнения внутренней резьбы

Чтобы сделать внутреннюю нарезку, необходим метчик — винтообразный инструмент с острыми канавками. Стержень может иметь форму конуса либо цилиндра. Канавки идут вдоль и разбивают резьбу на участки, именуемые гребенками. Именно края гребенок и являются рабочими поверхностями.

Чтобы канавка получилась чистой, металл снимается постепенно, слоями. Для этого нужен один очень длинный инструмент или набор.

Единичные метчики тоже встречаются в продаже, их чаще используют для исправления сорванной резьбы. Для нарезки новой покупают комплект. Поэтому обычно продаются метчики парами: для черновой и для чистовой работы.

Первый прорезает неглубокую канавку, второй зачищает и углубляет ее. Существуют и трехпроходные инструменты. Тонкие, до 3 миллиметров метчики продаются по два, более широкие — по три. Трехпроходные метчики вставляются в воротки. Устройство воротков различно, но размер их должен совпадать с размером резака.

В наборе инструменты различают по рискам, нанесенным на хвостовом конце. Если присмотреться внимательно, можно заметить отличия формы:

• первый метчик с сильно обрезанными верхушками зубьев, внешний диаметр чуть меньше других инструментов в наборе;
• второй метчик с более коротким заборным сегментом, более длинными гребнями. Его диаметр чуть больше, нежели у первого;
• третий метчик обладает полными гребнями зубцов, а его диаметр должен совпадать с размерами будущей резьбы.

Приспособления для нарезания резьбы

Для образования в детали внутренней резьбы применяют специализированный инструмент – метчики. Они представляют собой цилиндрические стержни с нарезанным профилем резьбы в зеркальном отражении. Но перед применением метчика необходимо получить в заготовке отверстие с нужным диаметром. Какие должны быть диаметры сверл под резьбу мы поясним ниже, а в этом разделе опишем резьбонарезной инструмент.

Кроме винтового профиля на цилиндрической поверхности метчика имеются продольные канавки, которые по размеру выходят за рабочую часть инструмента. Эти канавки предназначены для вывода металлической стружки из рабочей зоны. Кроме того эти осевые канавки делят стержень метчика на несколько элементов — гребенок. Острые их грани являются основными рабочими элементами метчика. Хвостовая часть и квадрат инструмента предназначены для фиксации в шпинделе и патроне станка либо в воротке. Рабочая область метчика делится на нарезающую и калибровочную части. Нарезающая или заборная часть вырезает в отверстии проточку, а калибровочная приводит размеры профиля резьбы в точное соответствие требуемым.

Если для нарезки применяют один универсальный метчик, то по своей длине он будет иметь несколько областей с различными характеристиками рабочего профиля. Это позволяет одновременно вырезать слой металла, убирать заусенцы и неровности, а также приводить размеры к необходимому значению. Метчики, у которых рабочий профиль имеет постоянные размеры, применяются для обновления поврежденного профиля уже имеющейся внутренней резьбы. Но чаще на практике применяют несколько метчиков, которыми работают по очереди.

Черновой метчик вырезает на внутренней цилиндрической поверхности проточку незначительной толщины, то есть такая канавка является подготовительной. Затем чистовым метчиком канавка дорезается до нужной глубины, а также зачищается и выравнивается.

Для больших диаметров и сложного профиля резьбы может применяться еще и переходной метчик. При ручной нарезке резьбы пользуются специальными держателями – воротками. В них закрепляется хвостовик резьбонарезного инструмента. Также вороток за счет рычага позволяет снизить усилие ручного воздействия на инструмент.

Виды по конструкции

По своему конструктивному исполнению метчики также подразделяются на различные виды. Так, в зависимости от данного параметра различают инструменты:

• со стружечными канавками укороченной длины, которые также называют бесканавочными (конструкция таких метчиков специально разработана для того, чтобы нарезать резьбу в деталях из вязких низкоуглеродистых сталей, алюминиевых сплавов, а также высокопрочных легированных сталей);
• с канавками, расположенными по винтовой линии (устанавливают такие инструменты на обрабатывающие центры и используют для нарезки глухой резьбы);
• с режущими зубьями, размещенными в шахматном порядке (за счет того, что режущие зубья на калибровочной части такого инструмента срезаны через один, удается добиться уменьшения силы трения при обработке);
• ступенчатого типа с рабочей частью, разделенной на два участка, каждый из которых выполняет свою функцию (например, есть ступенчатые метчики, первый участок которых работает по генераторной схеме, а второй – по профильной; у ступенчатых инструментов других типов первый участок выполняет режущую функцию, а второй – выглаживающую);
• комбинированные (это фактически два инструмента в одном: их режущая часть, выполненная в единой конструкции, начинается со сверла, а заканчивается метчиком);
• метчики-протяжки, используемые для нарезания резьбы в сквозном отверстии любого диаметра (с их помощью резьба нарезается на токарных станках, в патроне которых закрепляется обрабатываемая деталь, а в резцедержателе – хвостовик используемого инструмента; перемещение метчика в процессе нарезания резьбы обеспечивается автоматической подачей суппорта станка, а вращение обрабатываемой детали – вращением шпинделя);
• с внутренней полостью, за счет которой происходит охлаждение инструмента в процессе обработки (использование таких метчиков, установленных на специализированном или многооперационном оборудовании, позволяет значительно повысить производительность нарезки резьбы);
• колокольные (такие метчики используются для нарезания внутренней резьбы большого диаметра (50–400 мм) и имеют сборную конструкцию, состоящую из отдельных режущих элементов).

Конструкции основных типов метчиков

Конструктивно все перечисленные выше метчики настолько различаются между собой, что отличить их друг от друга можно даже по фото.

Параметры отверстия для резьбы

Размеры подготовленного отверстия должны строго соответствовать номинальным типоразмерам резьбы. Также нужно образовать фаску, которая облегчит центровку резьбонарезного инструмента. Длина отверстия должна превышать длину резьбы, поскольку в нижней его части будет образовываться недорез, состоящий из сбега и недовода. Для определения размеров этих частей подготовительного отверстия следует руководствоваться данными ГОСТ 10549-80 и ГОСТ 27148-86.

При работе с хрупким материалом, таким как чугун, глубину сверления следует дополнительно увеличить на 25 %. Для многих облегченных сплавов повышающий коэффициент увеличивают еще больше.

Но самым важным параметром отверстия является его диаметр, поэтому нужно выбрать определенные размеры сверл под резьбу. Эти размеры будут отличаться в зависимости от типа резьбы и ее геометрических характеристик. Если отверстие будет больше необходимого, то полученная резьба будет иметь слишком неглубокую канавку. Это приведет к снижению надежности и последующему разрушению резьбового соединения. Если же диаметр отверстия будет слишком зауженным, то качественно нарезать в нем резьбу будет невозможно. Это скорее приведет к поломке резьбонарезного инструмента.

Следует учитывать, что нарезку резьбы можно выполнять практически во всех распространенных металлах и сплавах. Исключением являются хрупкие или жесткие металлы, например, каленое железо. Качественного профиля резьбы добиться не удастся, а поэтому на надежность этого резьбового соединения рассчитывать не стоит.

Нарезание наружной резьбы. Диаметры стержней под резьбу при нарезании плашками.

Перед тем как нарезать резьбу, необходимо подобрать диаметр заготовки под данную резьбу.

Нарезая резьбу плашкой, надо иметь в виду, что при образовании профиля резьбы металл изделия, особенно сталь, медь и др., тянется и изделие увеличивается. Вследствие этого усиливается давление на поверхность плашки, что приводит к нагреву и прилипанию частиц металла, поэтому резьба может получиться рваной.

При выборе диаметра стержня под наружную резьбу следует руководствоваться теми же соображениями, что при выборе отверстий под внутреннюю резьбу. Практика нарезания наружных резьб показывает, что лучшее качество резьбы можно получить в том случае, если диаметр стержня несколько меньше наружного диаметра нарезаемой резьбы. Если диаметр стержня будет меньше требуемого, то резьба получится неполной; если же больше, то плашка или не сможет быть навинчена на стержень и конец стержня будет испорчен, или во время работы зубья плашки вследствие перегрузки могут поломаться, а резьба будет сорвана.

Выбор диаметра сверла под резьбу

Размер сверла должен строго соответствовать номинальному диаметру резьбы. Наиболее достоверные величины отверстий под метрическую резьбу даны в ГОСТ 19257-73. В данном стандарте представлены размеры отверстий для любого диаметра резьбы, учитывая шаг резьбы и применяемое поле допуска. При работе удобно иметь под рукой таблицу сверл под резьбу, в которой должны быть собраны данные по отверстиям для самых применяемых типоразмеров резьб.

Размер сверла под резьбу, когда в нужный момент нет таблицы, можно определить следующим методом. От диаметра резьбы нужно отнять значение шага. Сверло под резьбу М6 с основным шагом, будет с диаметром 5 мм. Это вычисляется вычитанием из диаметра 6 мм значения шага 1,0 мм: 6 мм – 1,0 мм = 5,0мм. Сверло для резьбы М4 с основным шагом будет иметь диаметр 3,3 мм: 4 мм – 0,7 мм = 3,3 мм. Таким образом, можно определить диаметр сверла для резьбы любого номинального диаметра. Для проверки такого расчета лучше заглядывать в таблицу ГОСТа.

Чтобы по таблице определить какое отверстие сверлить под резьбу М10, нужно посмотреть на последнюю строку. При крупном шаге 1,5 мм нам необходимо просверлить отверстие диаметром 8,5 мм. Для определения того, какое отверстие сверлить под резьбу М8, смотрим на последний столбец соответствующей строки и видим диаметр 6,7 мм. Более подробные таблицы представлены в ГОСТ 19257-73.

Часто возникает вопрос, какие сверла под резьбу следует использовать. Тут все зависит от марки обрабатываемого материала.

Для обычной низколегированной стали используют стандартные спиральные сверла, изготовленные из быстрорежущей стали. Для работы с нержавеющей и высоколегированной сталью рекомендуется использовать сверло под резьбу, изготовленное из стали, легированной кобальтом и вольфрамом.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

МЕТОДИКА
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИАМЕТРОВ ОТВЕРСТИЙ ПОД НАРЕЗАНИЕ МЕТРИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ ДЛЯ МАТЕРИАЛОВ ПОВЫШЕННОЙ ВЯЗКОСТИ
1. Общие положения

1.1. Под материалами повышенной вязкости понимаются материалы, у которых из-за повышенных упругих деформаций и пластических свойств наблюдается значительный подъем витка (вспучивание).

1.2. К группе материалов повышенной вязкости относятся:

сплавы магния по ГОСТ 804-93;

сплавы алюминиевые по ГОСТ 4784-97;

стали и сплавы высоколегированные, коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные (на никелевой основе) по ГОСТ 5632-72, ГОСТ 20072-74.

1.3. В табл. 1 приведены коэффициенты подъема витка для некоторых видов труднообрабатываемых материалов повышенной вязкости.

2. Расчет диаметра отверстия

2.1. Диаметр отверстия под нарезание резьбы рассчитывается по формулам (1) . (4).

2.2. Номинальный (наименьший) диаметр отверстия d

0 ном определяют по формуле

где D

1 -номинальный внутренний диаметр резьбы гайки, мм;

EI – нижнее предельное отклонение внутреннего диаметра резьбы по ГОСТ 16093-81, мм;

А

– величина подъема витка, определяемая по табл. 1. При расчете диаметров отверстий для группы материалов в формулу подставляют наибольшее значение величины подъема витка для данного шага резьбы.

2.3. Наибольший диаметр отверстия d

0 наиб определяют по формулам:

а) для конкретного материала

где EI + TD1 – верхнее предельное отклонение внутреннего диаметра резьбы по ГОСТ 16093-81, мм;

А

– величина подъема витка, определяемая по табл. 1;

б) для группы материалов

где А

– наименьшее значение величины подъема витка для данного шага резьбы.

2.4. Допуск на диаметр отверстия D d

определяют по формуле

2.5. Пример расчета диаметра отверстия под резьбу М10 с полем допуска 6H (Р

= 1,5 мм;
D
1 = 8,376 мм; E I = 0; EI + TD1 = 0,300 мм) для группы материалов (наибольшее значение величины подъема витка
А
= 0,255, наименьшее значение величины подъема витка A = 0,110).

1. d

0 ном = 8,376 + 0 + 0,255 = 8,631 мм. Округляем до
d
0 ном = 8,63 мм.

2. d

наиб =8,376 + 0,300 + 0,110 = 8,786 мм. Округляем до
d
0 наиб = 8,79 мм.

3. D d

= 8,79 – 8,63 = 0,16 мм.

4. Диаметр отверстия 8,63 +0,16 мм.

2.6. Размеры и предельные отклонения диаметров отверстий для резьб с крупным шагом приведены в табл. 2, для резьб с мелким шагом – в табл. 3.

2.7. Рекомендуется производить уточнение предельных размеров диаметров отверстий на первых 3 – 5 изделиях партии в зависимости от механических свойств обрабатываемых материалов, плавки, термообработки и других технологических факторов.

2.8. Диаметры сверл под нарезание резьбы в материалах повышенной вязкости приведены в табл. 4.

Несмотря на то, что нарезание внутренней резьбы не относится к сложным технологическим операциям, существуют некоторые особенности подготовки к этой процедуре. Так, следует точно определить размеры подготовительного отверстия под нарезание резьбы, а также правильно подобрать инструмент, для чего используются специальные таблицы диаметров сверл под резьбу. Для каждого из типов резьбы необходимо использовать соответствующий инструмент и рассчитывать диаметр подготовительного отверстия.

Читать также: Реверс на мотоблок нева своими руками

Диаметр резьбы и проходное отверстие должны соответствовать стандартам, иначе канавки выйдут слишком маленькие и резьбовое соединение будет ненадежным

Как делается нарезание резьбы

Когда определено, какое сверло под резьбу необходимо, отверстие вырезано, то можно переходить к следующему этапу – непосредственной нарезке.
Стенки отверстия следует очистить от посторонних загрязнений. Это можно сделать металлическим ершиком либо продуть его воздухом. Обрабатываемую деталь необходимо надежно зафиксировать. Метчик необходимо установить в отверстие строго параллельно его оси. Для качественной центровки в отверстии при сверлении выполняется фаска обычно под 30 либо 45 градусов. Параллельность осей метчика и отверстия проверяется при помощи угольника, который прикладывают к поверхности инструмента и грани детали. Затем производят нарезку резьбы вращением инструмента по часовой стрелке (в случае правой резьбы). Особенно важно нарезать ровно первые витки резьбы.

Прокручивание воротка производят постепенно. Сделав полный оборот, метчик выкручивают на половину оборота. Если прилагаемое усилие возрастает, то метчик достают из отверстия и снимают с него стружку. При работе рекомендуется применение смазки. Это может быть специальная смазка, например, паста на основе жиров и воска, которая наносится непосредственно на инструмент. Заменой может служить олифа, керосин либо машинное масло. Нарезание резьбы на сверлильном станке проводится с применением специальных метчиков. Сам процесс нарезания не отличается от технологии ручной работы.