Для чего трапецеидальная резьба
Трапецеидальная резьба. Применение трапецеидальной резьбы
Трапецеидальная резьба широко применяется для изготовления разных винтов, которые служат для различного производственного оборудования. Например, для станков, подъемных устройств, прессов. Такая резьба имеет вид равнобедренной трапеции, при этом угол профиля может иметь различные значения: 15, 24, 30, 40°. В процессе работы винта, на котором нарезана трапецеидальная резьба, появляются силы трения, вызванные естественным путем. То есть за счет наличия смазочного материала, шероховатости поверхности, а также угла профиля.
Виды резьбы
На сегодняшний день существуют такие типы:
Условия изготовления
По сравнению с другими видами трапецеидальная резьба намного легче в изготовлении.
Изготовление винта с одним резцом
Резьба трапецеидальная однозаходная изготавливается таким образом:
Нарезание с тремя резцами
Данный способ заключается в следующем:
Распространенный производственный метод
Именно на производстве нарезание трапецеидальной резьбы проходит таким образом:
Трапецеидальная резьба: размеры
Как говорилось ранее, данный вид резьбы имеет форму трапеции, в которой угол между сторонами может иметь различные значения. Все основные размеры устанавливаются в соответствии с ГОСТ.
Где используется
Для функционирования любого элемента, например машины или механизма, необходимо выполнение обязательного условия: вращательные движения должны преобразовываться в поступательные.
Преимущества резьбы
Эффективность работы по превращению вращательных движений в поступательные осуществляется с помощью гайки и винта. Несмотря на то, что эти детали выглядят простыми, они требуют внимательности при их изготовлении. Именно от этих частей зависит производительность и надежность не только составных элементов, но и всего рабочего оборудования.
Трапецеидальная резьба зарекомендовала себя только с положительной стороны. Именно поэтому ее применяют в различных устройствах.
Особенности многозаходной резьбы
Приведем пример, чтобы данный вид стал понятным каждому человеку. Все используют обычные крышки для консервирования овощей и фруктов. Для их открытия необходимо приложить минимум усилий. При использовании цилиндров больших диаметров попасть в пазы одноходовой резьбы гораздо сложнее. Именно поэтому используют многоходовые.
Такой вид резьбы можно определить визуально, достаточно посмотреть на рисунок.
Другие достоинства
Трапецеидальные соединения обладают множеством положительных качеств. Именно поэтому их применяют в различных производственных отраслях. Наиболее распространенной сферой является машиностроение. Итак, к их достоинствам можно отнести следующие:
Недостатки соединений
Отрицательных сторон у данного вида соединений не так уж и много. Одна из них – это возникновение большого напряжения во впадинах. Кроме того, их нельзя применять в устройствах и механизмах, которые обладают высокой вибрацией, так как винты могут самостоятельно выкручиваться, что не является хорошим знаком.
Такое качество, как стоимость, можно отнести как к положительным, так и к отрицательным сторонам.
Итак, мы выяснили, что собой представляет такой вид соединения, как трапецеидальная резьба, размеры ее, преимущества и недостатки.
Трапецеидальная резьба
Трапецеидальная резьба – разновидность метрической резьбы с нестандартным профилем в виде трапеции. Она используется в механизмах, преобразующих вращательное движение в поступательное. Резьба с профилем трапециевидной формы является самотормозящей и активно применяется в промышленности
Особенности трапецеидальной резьбы
Угол профиля трапецеидальной резьбы составляет 15–40° и образует форму трапеции. Угол подъема равняется 30°. Угловой коэффициент профиля, тип смазки и материал влияют на показатели трения. Трапецеидальная резьба, благодаря свойству самоторможения, позволяет заготовке не деформироваться при сильных нагрузках. Она обладает лучшей износоустойчивостью, в отличие от трубной резьбы.
Наибольшим эффектом обладают трапецеидальные резьбы, обладающие средним шагом. Они способны обеспечить умеренные показатели точности осевых перемещений и износостойкости обрабатываемой детали. Измерение среднего шага производится при помощи штангенциркуля. Для проведения расчетов достаточно посчитать количество и провести замер протяженности стержня. Результат деления этих величин будет являться значением усредненного шага.В связи с тем, что трапецеидальная резьба является метрической, величина шага указывается в миллиметрах.
На чертеже она имеет следующую маркировку:
Пример маркировки: Tr25x5LH – резьба с профилем в форме трапеции, однозаходная левая, длина диаметра составляет 25 мм, величина шага равняется 5 мм. Определить основные размерные параметры возможно также при помощи ГОСТ 9484-81.
Трапецеидальная резьба обладает следующими преимуществами:
Несмотря на большое количество достоинств, она имеет несколько недостатков:
Из-за данных особенностей трапецеидальная резьба используется в узконаправленных отраслях производства в небольшом количестве.
Основной профиль наружной и внутренней трапецеидальной резьбы
В следующей таблице представлены характеристики основного профиля наружной и внутренней трапецеидальной резьбы:
| Дистанция между соседними точками профиля (шаг) | Расстояние между вершиной и основанием |
| 1.05 – 1.07 | 2.08 – 3.01 |
| 2.03 – 2.05 | 3.07 – 5.05 |
| 3.03– 3.05 | 5.06 – 7.02 |
| 4.03– 4.05 | 7.05 – 8.08 |
| 5.03– 5.05 | 9.03 – 10.04 |
| 6.03– 6.05 | 11.02 – 12.09 |
| 7.03– 7.05 | 13.06 – 14.05 |
| 8.03 – 8.05 | 14.09 – 15.02 |
| 9.03– 9.05 | 16.07 – 18.03 |
| 10.03– 10.05 | 18.06 – 21.08 |
| 12.03– 12.05 | 22.03 – 26.01 |
| 14.03– 14.05 | 26.02 – 28.04 |
| 16.03 – 16.05 | 29.09 – 31.05 |
| 18.03– 18.05 | 33.06 – 35.09 |
Существуют следующие разновидности трапецеидальной резьбы:
Размеры и технические характеристики всех разновидностей трапецеидальной резьбы указаны в виде нормативов в ГОСТ 24739-81 и ГОСТ 25347-82. В этих документах представлены стандарты профилей и предельные допуски, требуемые для обработки готовых заготовок.
Применение
Трапецеидальная резьба, благодаря тормозящим свойствам и большой силой трения, не требует дополнительной фиксации. Благодаря этой особенности, она активно применяется в подъемных технологиях. Чаще всего трапецеидальная резьба выступает в роли ходового винта и привода для винтовых прессов. Она выполняет следующий набор операций:
Также она применяется при изготовлении станков и регулировочных механизмов. Основными сферами применения являются автомобиле строение (изготовление устройств для моторных редукторов), паровозостроение (создание тормозных устройств для шахтных локомотивов, функционирующих при помощи электрической энергии) и иные производственные сферы машиностроения.
Размеры трапецеидальной резьбы
Главные размерные характеристики трапецеидальной резьбы:
Основные размеры трапецеидальной однозаходной резьбы являются табличными величинами и указаны в ГОСТ 24737-81. В нем представлены значения диаметров для наружной и внутренней резьбы с трапециевидным профилем:
Таблица размеров для многозаходной трапецеидальной резьбы представлена ГОСТ 24739-81:
Данные государственные нормативы необходимы для стандартизации маркировки изделий, изготавливаемых на территории Российской Федерации.
Способы изготовления
Важно знать, как нарезать трапецеидальную резьбу, чтобы избежать неисправностей во время ее эксплуатации. Трапециевидная резьба легко изготавливается в промышленных масштабах. Ее методика изготовления имеет сходства с производством резьбы прямоугольной формы. Существуют следующие способы нарезания:
При создании винтовых конструкций используется иной способ нарезания. При помощи резца проделывается неполная канавка. После этого необходимо выбрать режущий инструмент меньшего размера и увеличить длину канавки до внутреннего диаметра. Завершение процедуры проводится профильным резцом. Проверка результата обработки производится при помощи номинальных и предельных калибров.
Во время проведения нарезания важно соблюдать основные правила техники безопасности во время работы с режущими приспособлениями и токарными станками:
При пожарах на производстве необходимо выключить станковое оборудование, отойти на безопасное расстояние и оповестить компетентные органы. Соблюдение техники безопасности снизит риск возникновения чрезвычайных ситуаций.
В механизмах, где необходимо преобразовать вращение в поступательное движение используют резьбу трапецеидальную. Кроме своей преобразовательной функции, данная резьба может выдержать повышенные нагрузки. Это востребованный тип резьбы в важных узлах механизмов, станках. Можно наблюдать принцип действия данной резьбы при заворачивании винтов, когда вращение винта, заставляет его перемещаться в линейном направлении. Усилие прикладываемое для преобразования движения, зависит от угла профиля, шага резьбы и материала детали.
Название резьба от сходства с трапецией.
Основные характеристики резьбы трапецеидальной
Форма трапеции образуется углом профиля резьбы. В данном типе, угол профиля может находиться в пределах 15 – 40 градусов.
В рабочем процессе, резьба может вызвать чрезмерное трение. На этот фактор влияют угол профиля, тип смазки и использованный материал. Радиальные зазоры в трапецеидальной резьбе, можно выявить, располагая резьбу посередине диаметра.
Трапецеидальная резьба достаточно простая в изготовлении. В большинстве случаев выставляется угол профиля в 30 градусов. Качество резьбы зависит во многом от точности используемой заготовки, а также материала.
Способы нарезания трапецеидальной резьбы
Производства данного типа резьбы можно разделить на две категории – одним резцом и тремя резцами.
Нарезание в один резец предполагает подготовительные работы с «болванкой». В частности производство измерений и проточку канавки, чтобы резец смог сделать выход.
После этого изготавливается шаблон для заточки резца. Наибольшее внимание следует уделить установке и настройке резца в станке. Опытные работники определяют правильность установки визуально. Резец должен быть установлен параллельно будущей резьбе согласно центральной линии. Специально настроенный станок производит проточку резьбовой канавки.
После проточки и нарезания резьбы следует воспользоваться шаблоном для проверки качества.
Также существует способ, который применяют при изготовлении винтов. Здесь применяется замена резца от середины канавки на более мелкий. Завершается работа профильным резцом. Таким образом происходит замена профиля и шага, для создания определенных характеристик детали.
Размеры и ГОСТы трапециевидной резьбы
Размеры резьбы трапецеидальной основные:
Номинал. диаметр: 1.5 (мм), 3 (мм), 6 (мм), 12 (мм), 16 (мм), 28 (мм), 36 (мм), 48 (мм).
Шаг: 0.75 (мм), 1.5 (мм), 5 (мм), 9 (мм), 11 (мм), 18 (мм), 22 (мм), 24 (мм).
Профиль, как правило, составляет 30 градусов.
Вершину наружной резьбы можно оформить зазором, не превышающим 0.5 мм, вместо скругления.
Правила маркировки трапецеидальной резьбы:
В маркировку включаются следующие обозначения:
В качестве примера рассмотрим такое обозначение: Тr 26 × 4 LH – резьба трапецеидальная, однозаходная, с диаметром 26 и шагом 4, левая.
В качестве основного норматива применяют ГОСТ 9484-81.
Трапецеидальная резьба
Трапецеидальная резьба применяется в узлах механизмов для преобразования вращательного движения в поступательное, например: ходовые винты станков, силовые винты прессов, подъёмные винты и т.д. Резьбы данного типа могут выдерживать значительные нагрузки.
Трапецеидальная резьба обозначается буквами Тr – англ. trapezoidal:
1. При выборе резьбы приоритет отдаётся первому ряду
2. Шаг резьбы выделенной цветом является предпочтительным
В основе функционирования приводов многих машин, оборудования и механизмов лежит такой процесс, как преобразование движения вращательного в движение поступательное. По этому принципу действуют, например, приводы измерительных машин и оборудования, системы регулирования задвижек и клапанов, сканирующих столиков, роботов и станков.
Для того чтобы эффективно осуществить преобразование вращения некоей детали в поступательное движение детали другой чаще всего используется пара винт – гайка. Такие передачи представляют собой изделия, имеющие общемашиностроительное применение, причем, следует заметить, от того, насколько качественно они разработаны и изготовлены, во многом зависит производительность, функциональность и надежность того оборудования, составными частями которого они являются.
За счет того, что передачи винт – гайка имеют повышенную плавность зацепления, они практически полностью бесшумны при работе. Их конструкция относительно проста, а одним из несомненных преимуществ является то, что их использование позволяет достичь немалого выигрыша в силе. По большому счету, передача винт – гайка с технической точки зрения ничем не отличается от обычного резьбового соединения, однако поскольку они применяются для того, чтобы передавать движение, их изготавливают таким образом, чтобы сила трения в резьбе была минимальной.
В принципе, этого можно достичь за счет использования прямоугольной резьбы, однако она имеет и свои недостатки. Например, ее невозможно нарезать на стандартных резьбонарезных станках, а по сравнению с резьбой трапецеидальной она имеет намного более низкую прочность. Эти факторы приводят к тому, что в передачах винт – гайка прямоугольная резьба используется достаточно редко. В них наиболее распространена резьба трапецеидальная, имеющая крупный, средний и мелкий шаг, а также резьба упорная.
Чаще всего в передачах винт – гайка можно встретить трапецеидальную резьбу, имеющую средний шаг. Ее же, но с шагом мелким, применяют тогда, когда необходимо обеспечить небольшое перемещение, а с шагом крупным – тогда, когда устройство эксплуатируется в тяжелых условиях. Кроме того, благодаря особенностям профиля, трапецеидальную резьбу можно успешно использовать в механизмах, требующих обеспечения реверсивного перемещения. Такие резьбы бывают одно- и многозаходными, правыми и левыми.
Материалы, используемые в передаче винт – гайка
Основные требования к тем материалам, которые используются в передачах винт – гайка – это износостойкость, прочность и хорошая обрабатываемость. Что касается тех винтов, которые не подвергаются закалке, то их изготавливают из сталей А50, Ст50 и Ст45, а тех, которые подвергаются закалке – из сталей 40ХГ, 40Х, У65, У10. Гайки изготавливают обычно из бронзы БрОЦС-6-6-3 или БрОФЮ-1.
Нарезание прямоугольной резьбы на токарном станке
Трапецеидальная резьба широко применяется для изготовления разных винтов, которые служат для различного производственного оборудования. Например, для станков, подъемных устройств, прессов. Такая резьба имеет вид равнобедренной трапеции, при этом угол профиля может иметь различные значения: 15, 24, 30, 40°. В процессе работы винта, на котором нарезана трапецеидальная резьба, появляются силы трения, вызванные естественным путем. То есть за счет наличия смазочного материала, шероховатости поверхности, а также угла профиля.
Виды резьбы
На сегодняшний день существуют такие типы:
Размеры трапецеидальной резьбы
Главные размерные характеристики трапецеидальной резьбы:
Основные размеры трапецеидальной однозаходной резьбы являются табличными величинами и указаны в ГОСТ 24737-81. В нем представлены значения диаметров для наружной и внутренней резьбы с трапециевидным профилем:
Таблица размеров для многозаходной трапецеидальной резьбы представлена ГОСТ 24739-81:
Данные государственные нормативы необходимы для стандартизации маркировки изделий, изготавливаемых на территории Российской Федерации.
Условия изготовления
По сравнению с другими видами трапецеидальная резьба намного легче в изготовлении.
Именно поэтому ее чаще применяют в различных сферах. Самым популярным является винт с трапецеидальной резьбой, имеющий угол профиля в 30°. Технология производства очень схожа с той, которая применяется для нарезания прямоугольной резьбы. Но все же есть существенные отличия, касающиеся точности и чистоты изготовления. Нарезание трапецеидальной резьбы ничем не отличается от той же процедуры с прямоугольным видом. На данный момент существует несколько таких способов.
Применение резцов
При нарезании резьбы резцом, используются следующие типы этого инструмента:
1. Круглые. Устанавливаются в отверстие торца держателя. Относятся к фасонному типу резцов. Используются для внутренней и внешней обработки заготовок.
2. Стержневые. Головки выполняются различной формы и сечения, расположены на стержне. Для повышения ресурса инструмента, некоторые модели на рабочих гранях имеют напайки из твердых сплавов.
3. Призматические. Установка на токарный станок выполняется посредством держателя “ласточкин хвост”. Подвергаются большему количеству заточек, чем круглые варианты, подходят для обработки деталей исключительно с внешней стороны.
Наружную резьбовую поверхность можно нарезать на станке и прямыми, и отогнутыми разновидностями инструмента, смонтированными в оправку, а внутреннюю – изогнутыми и прямыми. При изготовлении резцов используется быстрорежущая сталь. Подробные характеристики стандартизированы, а вместе со схемами и чертежами указаны в ГОСТ 18876-73.
Профиль резьбы соответствует конфигурации вершины резца, которая, в свою очередь, может быть скругленной формы, либо же иметь фаску. В зависимости от материала заготовки подбирается передний угол инструмента (0-25 градусов). Так, для твердых и хрупких деталей этот параметр меньше, чем для изготовленных из вязких и цветных металлов. Существуют подробные схемы выбора угла резания под большинство материалов. Прежде чем нарезать внутреннюю резьбу на станке, необходимо выполнить сверление отверстия или его дополнительную расточку.
Задние боковые углы резцов выставляются одинаковыми с правой и левой сторон, а подбираются таким образом, чтобы отсутствовало трение между поверхностью инструмента о сформированную им канавку. Когда угол подъема резьбы не превышает 4°, показатель выставляется в районе 3–5°. В ином случае угол устанавливается в пределах 6 – 8 градусов.
При нарезании резьбы на конической и цилиндрической заготовке из стали используются резцы с твердосплавными пластинами Т15К6, Т30К4, Т14К8, Т15К6. В случае работы с чугунными деталями, применяются инструменты из сплавов ВКЗМ, В2К, ВК6М, ВК4.
Технология использования токарных резцов:
Читать также: Принцип работы ограничителя перенапряжения
Изготовление винта с одним резцом
Резьба трапецеидальная однозаходная изготавливается таким образом:
Распространенный производственный метод
Именно на производстве нарезание трапецеидальной резьбы проходит таким образом:
Особенности нарезания внутренней резьбы
Резьба – надежный способ соединения двух деталей, данный показатель существенно увеличивается, если резьба внутренняя. Нарезание метчиками – снятие металлического материала при помощи режущих кромок с различной шаговостью. Операция проводится за один проход. В зависимости от целевого предназначения мечники подразделяются на: слесарные (метрические и дюймовые резьбы), гаечные, маточные и плашечные. По типу резьбы – левые для создания левосторонней резьбы и соответственно правые.
• способ обработки метчиком
Внутреннюю резьбу наносят метчиком, который изготавливается из углеродистой или высоколегированной стали. Инструмент состоит из хвостовика, крепящегося к патрону стакана и рабочей области – режущая часть с продольными и винтовыми канавками. Заборная часть – верхняя часть конуса, проводит работы по нарезанию резьбы. Калибрующая часть – калибрует направление процесса. Общие правила работы:
Независимо от способа резки: ручная или автоматическая (на станках), применение охлаждающей жидкости является важной составляющей для получения качественного результата.
• метод нарезки на токарном станке
Основная проблема использования метчиков – отвод стружки в отверстиях 6 мм и свыше 16 мм. Из-за ограниченного пространства выведение стружки затрудняется, что может стать причиной поломки инструмента. На станках токарного типа резьбу наносят с помощью расточного резца и твердосплавных пластин с полным или частичным профилем.
Особенности многозаходной резьбы
Чтобы наделить винт прочностными характеристиками и увеличить его ход используют многозаходную трапецеидальную резьбу. В данном случае все параметры, такие как высота резьбы, ее диаметр — абсолютно одинаковые, с однозаходовым видом. Единственным отличием является количество ходов на один шаг. Например, трехзаходовые виды резьб имеют ход втрое больше их шага. Все это можно наблюдать на рисунках.
Приведем пример, чтобы данный вид стал понятным каждому человеку. Все используют обычные крышки для консервирования овощей и фруктов. Для их открытия необходимо приложить минимум усилий. При использовании цилиндров больших диаметров попасть в пазы одноходовой резьбы гораздо сложнее. Именно поэтому используют многоходовые.
Такой вид резьбы можно определить визуально, достаточно посмотреть на рисунок.
Видно, сколько именно витков идут от начала винта. Многоходовые резьбы изготовляются по сложным технологиям, а соответственно и дороже стоят.
Инструменты для нарезки резьбы
Нарезание резьбы с использованием токарного оборудования
Формообразование на станке осуществляется методом копирования рабочего профиля инструмента на деталь по винтовой линии. Поступательное перемещение сообщается резцу, метчику, плашке, гребенке. В сочетании с вращением заготовки получается винтовое движение, инструментальная поверхность совпадает с нарезаемой.
Как правило, нарезание малых партий крепежа, фитингов до М36 производят метчиками, лерками. Крупные заказы выгоднее изготовлять на специализированных автоматах. Резьбы большого диаметра, ходовые, силовые, точные обрабатывают резцами на универсальных токарных, когда не располагают моделями с ЧПУ или программа выпуска недостаточна.
Нарезание внутренней и наружной резьбы резцом
Резьбы с высокой соосностью к другим поверхностям, передающие движение, усилие выполняют резцом. Вращение шпинделя связывают кинематически с ходовым винтом, перемещающим суппорт с резцедержателем.
Общий порядок действий включает:
Перемещение резца за оборот заготовки равняется шагу Р или ходу Н для многозаходных.
Резьбонарезание партии деталей разделяют на черновое, чистовое. Для последнего инструмент тщательно затачивают. Резьбы шагом свыше 2 мм получают боковым врезанием. Левую винтовую канавку получают, переключив трензель, чтобы ходовой винт вращался в противоположную шпинделю сторону. Суппорт с резцом перемещаются слева на право.
Средние скорости при резьбонарезании стали составляют 20 – 35 м/мин быстрорежущим инструментом, 100 – 150 м/мин – твердосплавным. Чистовые хода производят при увеличенной на 50 – 100% скорости. Внутренние резьбы обрабатывают на сниженных на 30% режимах.
Использование метчиков
Распространенная марка Р6М5 позволяет нарезать заготовки твердостью до 240 НВ, метчики из инструментальных легированных сталей применяют для «сырых» деталей. Твердосплавные используют редко, так как кромки выкрашиваются от перекосов, несоосности, увеличивающих изгибающие нагрузки.
Диапазон типичных размеров ограничен М36 – 42, G2. Большие диаметры крупного шага обрабатывают комплектом из 2, лучше 3-х метчиков. Отверстие растачивают несколько больше внутреннего диаметра гайки D1 (cм. Рис. 2), с учетом выпучивания металла из канавки. При сверлении учитывают разбивку. Рекомендуемые значения приведены в справочниках.
Существуют несколько способов обработки:
Плашки для нарезки резьбы
Варианты обработки аналогичны рассмотренным для метчиков:
Крупные типоразмеры обрабатывают, предварительно прорезав канавку на половину глубины резцом. Диаметры стержней меньше номинала на величину подъема.
Скорости резания 2 – 4 м/мин для черных металлов и до 10 м/мин – цветных. Для стали СОЖ: эмульсия, минеральное масло, сульфофрезол. Чугун обрабатывают с керосином или на сухую. Чистую поверхность получают, смазывая стержень салом.
Использование резьбонарезных головок
Резьбонарезные головки служат для высокопроизводительной обработки. Посредством конического хвостовика корпус устанавливается в задней бабке. Врезание осуществляют, выдвигая пиноль, вращая маховик, дальнейшая подача – самозатягиванием. По окончанию прохода гребенки без свинчивания радиально разводят поворотом рукоятки. Скорость резания достигает 20 м/мин.
Другие достоинства
Трапецеидальные соединения обладают множеством положительных качеств. Именно поэтому их применяют в различных производственных отраслях. Наиболее распространенной сферой является машиностроение. Итак, к их достоинствам можно отнести следующие:
Недостатки соединений
Отрицательных сторон у данного вида соединений не так уж и много. Одна из них – это возникновение большого напряжения во впадинах. Кроме того, их нельзя применять в устройствах и механизмах, которые обладают высокой вибрацией, так как винты могут самостоятельно выкручиваться, что не является хорошим знаком.
Поэтому необходимо следить за этим, и в случае возникновения такой ситуации — исправить положение винтов.
Такое качество, как стоимость, можно отнести как к положительным, так и к отрицательным сторонам.
Одноходовые резьбы стоят значительно ниже, чем многоходовые. Здесь каждый выбирает в соответствии с личными предпочтениями. Многие конструкторские организации используют именно многоходовые резьбы, так как они отличаются надежностью и прочностью.
Итак, мы выяснили, что собой представляет такой вид соединения, как трапецеидальная резьба, размеры ее, преимущества и недостатки.