Резьба

 

Винты, болты и шпильки – самые распространенные элементы с наружной резьбой. Чаще всего в руки домашнего мастера они попадают уже готовыми. Но бывает, что требуется изготовить какой-нибудь хитрый болт или нестандартную шпильку. Заготовкой для такой детали служит стержень, диаметр которого должен соответствовать нарезаемой резьбе.

Диаметр стержня под наружную резьбу зависит от номинального диаметра резьбы и размера шага резьбы. Все эти сведения обычно указывают на чертеже детали в виде обозначения М10×1,5. Буква «М» обозначает метрическую резьбу, цифра после буквы – номинальный диаметр, цифра после знака «х» — шаг резьбы. При использовании основного (крупного) шага его могут не указывать. Основной шаг резьбы определен стандартом и является наиболее предпочтительным.

 

При выборе диаметра стержня под наружную резьбу руководствуются теми же принципами, что при выборе отверстий под внутреннюю резьбу. Установлено, что лучшее качество резьбы получается, если диаметр стержня чуть меньше номинального диаметра нарезаемой резьбы. Металл при нарезании немного выдавливается и профиль резьбы получается полным.

Если диаметр стержня будет намного меньше требуемого, то вершины ниток резьбы будут срезанными, если больше, то плашка просто не навернется на стержень или сломается в процессе работы.

Для каждого сочетания диаметра и шага резьбы существует оптимальный диаметр стержня. Проще всего этот диаметр определить по таблице, где приведены самые ходовые резьбы, с которыми может встретиться домашний мастер. Жирным шрифтом в таблице выделен основной шаг резьбы для каждого номинального диаметра.

Резьба	Шаг резьбы	Диаметр стержня номинальный (предельный)
М2	0,4	1,93–1,95 (1,88)
	0,25	1,95–1,97 (1,91)
М2,5	0,45	2,43–2,45 (2,37)
	0,35	2,45–2,47 (2,39)
М3	0,5	2,89–2,94 (2,83)
	0,35	2,93–2,95 (2,89)
М4	0,7	3,89–3,94 (3,81)
	0,5	3,89–3,94 (3,83)
М5	0,8	4,88–4,94 (4,78)
	0,5	4,89–4,94 (4,83)
М6	1	5,86–5,92 (5,76)
	0,75	5,88–5,94 (5,79)
	0,5	5,89–5,94 (5,83)
М8	1,25	7,84–7,90 (7,73)
	1	7,86–7,92 (7,76)
	0,75	7,88–7,94 (7,79)
	0,5	7,89–7,94 (7,83)
М10	1,5	9,81–9,88 (9,69)
	1	9,86–9,92 (9,76)
	0,5	9,89–9,94 (9,83)
	0,75	9,88–9,94 (9,79)
М12	1,75	11,80–11,86 (11,67)
	1,5	11,81–11,88 (11,69)
	1,25	11,84–11,90 (11,73)
	1	11,86–11,92 (11,76)
	0,75	11,88–11,94 (11,79)
	0,5	11,89–11,94 (11,83)
М14	2	13,77–13,84 (13,64)
	1,5	13,81–13,88 (13,69)
	1	13,86–13,92 (13,76)
	0,75	13,88–13,94 (13,79)
	0,5	13,89–13,94 (13,83)
М16	2	15,77–15,84 (15,64)
	1,5	15,81–15,88 (15,69)
	1	15,86–15,92 (15,76)
	0,75	15,88–15,94 (15,79)
	0,5	15,89–15,94 (15,83)
М18	2	17,77–17,84 (17,64)
	1,5	17,81–17,88 (17,69)
	1	17,86–17,92 (17,76)
	0,75	17,92–17,94 (17,86)
М20	2,5	19,76–19,84 (19,58)
	1,5	19,81–19,88 (19,69)
	1	19,86–19,92 (19,76)
	0,75	19,88–19,94 (19,79)
	0,5	19,89–19,94 (19,83)

 

Основной инструмент для нарезания наружной резьбы – плашка. Чаще всего используются круглые неразрезные плашки в виде гайки из закаленной  стали.

Для формирования режущих кромок резьбу плашки пересекают сквозные продольные отверстия, которые также обеспечивают выход стружки. Для облегчения захода крайние нитки резьбы имеют неполный профиль. Для вращения плашки используютплашкодержатель – инструмент с гнездом под плашку и длинными ручками. Существуют также разрезные и раздвижные (клупповые) плашки, но в домашней мастерской это редкость.

Для уменьшения трения и получения чистой резьбы на стальных стержнях используют смазку – минеральное масло или керосин, на медных – скипидар. На конце стержня для облегчения захода обязательно должна быть сделана фаска шириной не менее размера шага резьбы.

Даже если вам редко приходится нарезать резьбу, все же полезно уметь отличить метрическую резьбу от дюймовой, а правую от левой. Видов резьб довольно много, но чаще всего мы имеем дело с треугольной резьбой - метрической и дюймовой. Отличие их не только в том, что все элементы метрической резьбы измеряются в миллиметрах, а дюймовой - в дюймах.

Эти резьбы отличаются еще профилем: метрическая резьба имеет профиль равностороннего треугольника, а дюймовая - равнобедренного, с углом 55 градусов при вершине. А еще резьбы отличаются шагом, и у дюймовой резьбы шаг больше, поэтому профиль ее крупнее, а резьба получается более прочная.

В отечественной практике крепежные изделия выполняются преимущественно в метрической системе, а дюймовая осталась для водопроводных труб. В последние годы появилось много импортной бытовой аппаратуры с крепежными элементами дюймовой системы малого размера.

Для нарезания резьбы используются специальные режущие инструменты - метчики (нарезание резьбы в отверстиях), плашки, лерки и клуппы (нарезание резьбы снаружи детали).

Плашка. Для изготовления винтовой нарезки на болтах служат плашки, которые можно рассматривать как крепко закаленную стальную гайку с прорезями, образующими режущие кромки.

Метчик - это цилиндрический режущий инструмент с нанесенным на внешней поверхности профилем резьбы с канавками для отвода стружки. Пересечение канавки с витками резьбы образует режущую кромку метчика, которая и снимает стружку при нарезании резьбы.

Метчики, в зависимости от назначения, бывают слесарные, машинные, раздвижные и целый ряд специальных, но дома мы обычно используем простые слесарные метчики для нарезания резьбы вручную. Слесарные метчики, в свою очередь, бывают цилиндрические и конические - у цилиндрических метчиков в наборе 3 метчика одного размера, они имеют разный наружный диаметр, и полный профиль резьбы можно получить только чистовым метчиком, а у конических метчиков наружный диаметр в наборе одинаковый, а отличаются они длиной заборной части.

Набор метчиков для нарезания резьбы вручную обычно состоит из трёх (реже - из двух) инструментов - для черновой, промежуточной и чистовой обработки. Отличаются эти метчики метками рядом с обозначением резьбы -это либо цифры I, II и III или горизонтальные риски (одна, две или три).

Метчики для нарезания резьбы на станках называются машинными и имеют более полный профиль, иной профиль канавок и режущей кромки и иную форму хвостовика для крепления на станке.

Резьба может быть правой - когда гайка на болт наворачивается по часовой стрелке - и левой - гайка наворачивается вращением против часовой стрелки. В соответствии с этим резьбонарезный инструмент предназначен для нарезания правой или левой метрической или дюймовой резьбы.

Хорошая, полная резьба получится только тогда, когда правильно подобран диаметр стержня или сверла для подготовки отверстия. Установлено, что для получения качественной резьбы на стержне диаметр его должен быть на 0,3—0,4 мм меньше наружного диаметра резьбы. В помещенной ниже таблице 1 приведены рекомендуемые диаметры стержней для метрической резьбы, нарезаемой плашками.

Таблица 1.Рекомендуемые диаметры стержней для метрической резьбы, нарезаемой плашками
Диаметр резьбы в мм	М 6	М 8	М 10	М 12	М 14	М 16	М 18	М 20
Диаметр стержня в мм	5,8	7,8	9,8	11,8	13,7	15,7	17,7	19,8

Конец стержня нужно подготовить, сняв фаску, — немного сточив край.

Нарезка делается так. Зажимают в тиски стержень соответствующего диаметра и длины, со снятой на конце фаской. Затем ставят клупп с плашками или лерку и начинают навинчивать с некоторым нажимом; при этом плашки вырежут на поверхности стержня винтовую канавку. Проходят по стержню несколько раз, постепенно сжимая плашки, пока не получат хорошей, полной резьбы. Клупп и винтовальную доску надо вращать осторожно. Пытаться сразу получить полную нарезку нельзя, так как от чрезмерных усилий крепко закаленные плашки или винтовальная доска могут лопнуть. Вращают нарезной инструмент на один-полтора оборота вперед, а затем дают обратный ход, для того чтобы удалить стружку и обеспечить смазку. Плашки и метчики смазывают вареным маслом (можно машинным маслом и мыльной водой).

Нарезка отверстий обычно выполняется двумя или тремя метчиками. Сначала берется метчик с неполной нарезкой (1), у которого резьба конически срезана. Этот метчик делает в отверстии неглубокую лентообразную нарезку, которую углубляют более полным метчиком (2), а иногда проходят и третьим (3), почти цилиндрической формы. Метчики имеют четырехгранную головку, которую вставляют в рукоятку с соответствующими отверстиями, или вороток.

Перед нарезкой резьбы надо просверлить отверстие несколько меньше диаметра метчика.

В таблице 2 приведены диаметры отверстий в металле под резьбы метрические, причем для мелкой резьбы (с более мелким шагом) диаметры отверстий будут меньше.

В таблице 3 приведены значения диаметров отверстий под нарезание дюймовой резьбы.

 

Как и метчики, плашки и лерки для нарезания наружной резьбы не имеют сплошной режущей поверхности, и нарезание резьбы производится секторами. Для начала первого витка имеется неполный профиль на краю инструмента. Плашки бывают цельные и разрезные - цельная плашка нарезает полный профиль резьбы за один проход, а для более крупной по диаметру резьбы снять стружку за один проход трудно, и плашку делают разрезной и по мере работы поджимают. Плашки вставляются в плашкодержатели, где их закрепляют зажимными винтами по коническим углублениям на корпусе плашки.

Лерка, или винтовая доска,- это набор резьбонарезных гнезд в одном инструменте (в одной пластине). Как плашка, так и отверстие в лерке предназначены для нарезания только одного размера резьбы, а вот с помощью клуппов можно нарезать резьбы на деталях разного диаметра, но с одним и тем же шагом.

 

Независимо от применяемых инструментов и приспособлений склепываемые детали располагают таким образом, чтобы закладные головки заклепок находились сверху. Это позволяет вставлять заклепки предварительно.

 

Рис. 1. Внешний вид заклепочных швов

 

Рис. 2. Заклепочные швы: а — однорядный в нахлесточном соединении, 6 — однорядный в стыковом соединении, в — однорядный в стыковом соединении с одной накладкой, г — двухрядные с шахматным расположением заклепок в стыковом соединении с одной накладкой

Необходимое количество, диаметр и длину заклепок определяют расчетным путем. Длину стержня заклепки зыбирают в зависимости от толщины склепываемых листов (пакета) и формы замыкающей головой.

По расчетному (приближенному) значению подбирают ближайшее большое значение из числа длин заклепок, предусмотренных стандартами.

Расстояние от центра заклепки до края склепываемых листов должно составлять 1,5 d заклепки.

В зависимости от диаметра заклепки отверстия в склепываемых листах (пакетах) сверлят или пробивают. Диаметр отверстия должен быть больше диаметра заклепки в такой зависимости:

Различают два вида клепки: с двусторонним подходом, когда имеется свободный доступ как к замыкающей, так и закладной головке, и с односторонним подходом, когда доступ к замыкающей головке невозможен. В связи с этим различают два метода клепки: открытый, или прямой, и закрытый, или обратный.

Прямой метод клепки характеризуется тем, что удары молотком наносят по стержню со стороны вновь образуемой, т. е. замыкающей, головки. Клепка прямым методом начинается со сверления отверстия под заклепку. Затем в отверстие вводят снизу стержень заклепки и под закладную головку ставят массивную поддержку. Склепываемые листы осаживают (уплотняют) с помощью натяжки, которую устанавливают так, чтобы выступающий конец стержня вошел в ее отверстие. Ударом молотка по вершине натяжки осаживают листы, устраняя зазор между ними.

 

Рис. 3. Элементы заклепки: а — с потайной головкой, 6 — с полугруглой головкой

 

Рис. 4. Процесс клепки прямым методом: а — сверление отверстия, б — осаживание заклепываемых листов с помощью натяжки, в — осаживание стержня заклепки, г — придание формы замыкающей головке с помощью молотка, д — окончательное оформление замыкающей головки с помощью обжимки

После этого расклепывают стержень заклепки. Так как при расклепывании металл упрочняется, стремятся к возможно меньшему числу ударов. Поэтому сначала несколькими ударами молотка осаживают стержень, затем боковыми ударами молотка придают полученной головке необходимую форму, после чего обжимкой окончательно оформляют замыкающую головку.

При выполнении шва с потайными головками под закладную головку ставят плоскую поддержку, ударяют точно по оси заклепки. Во избежание образования неровностей клепку выполняют не подряд, а’через два-три отверстия, начиная с крайних, после чего производят клепку по остальным отверстиям.

 

Рис. 5. Процесс клепки обратным методом:
а — вставка заклепки в отверстие, б — оформление замыкающей головки

Обратный метод клепки характеризуется тем, что удары молотком наносят по закладной головке. Обратный метод применяют при затрудненном доступе к замыкающей головке. При работе по этому методу стержень заклепки вводят сверху (рис. 5, а), поддержку ставят под стержень. Молотком ударяют по закладной головке через оправку (рис. 5, б), формируя с помощью поддержки замыкающую головку. Качество клепки по этому методу несколько ниже, чем по прямому.

Клепку по обратному методу выполняют также взрывными и трубчатыми заклепками (особые виды клепки).

Способ клепки Таумель (разработан и широко применяется в Швейцарии). Головка Таумель, в которой помещается обжимка, вращается вокруг оси заклепочного стержня. Таким образом, продольная ось обжимки описывает в пространстве конус, вершина которого расположена в середине замыкающей головки. Благодаря этому возникает движение прецессии, причем исключается всякое скольжение между обжимкой и заклепочным стержнем так, что обжимка обкатыванием геометрически воспроизводит свою форму на заклепке. Прижимное усилие по линии касания между инструментом и заклепочной головкой слегка превышает предел прочности (при сжатии) обрабатываемого материала.

Замыкающая головка заклепки образуется постепенной деформацией материала, так как при каждом проходе линии касания обжимки прокатывается лишь малое количество заклепочного материала. Благодаря этому в противоположность другим способам клепки материалу обеспечивается оптимальная текучесть,

Способ клепки ВК-Таумель имеет преимущества: бесшумность, сохранность гальванических покрытий, несмотря на деформацию; возможность обработки даже цементованных заклепок; получение гладкой поверхности замыкающей головки благодаря движению прецессии клепального инструмента в противоположность точечной или радиальной клепке, при которых на поверхности замыкающей головки образуется множество фасеток; простота и надежность способа, не требующего высококвалифицированного труда; высококачественное соединение; простота изготовления обжимок,

Клепка без шума. Советскими специалистами создан бесшумный станок, в котором воплощен ротационный принцип: формирующий головку заклепки пуансон не просто нажимает на нее, а совершает сложное колебательное движение, как бы обкатывает головку заклепки. Станок позволяет получить соединения с помощью стальных заклепок различной конфигурации и диаметром от 6 до 14 мм. Время, затрачиваемое на эту операцию, соответственно составляет от 1,5 до 4 с.

—

Слесарная клепка различается по степени механизации работ. Основные виды клепки — это ручная, при которой работают ручным молотком, и механизированная, осуществляемая при помощи ручных пневматических молотков, клепальных машин и различных прессов.

Помимо этого, клепка подразделяется еще на следующие разновидности:
а) клепка с двухсторонним подходом, производимая в условиях, когда имеется доступ и к закладной и к замыкающей головкам;
б) клепка с односторонним подходом, выполняемая при отсутствии доступа к замыкающей головке.

В связи с этим различают прямой и обратный методы клепки.

Прямой метод клепки состоит в том, что удары молотком наносят со стороны замыкающей головки заклепки, имея со стороны закладной головки массивную поддержку. Этим методом выполняют соединения повышенной прочности.

Обратный метод клепки, применяемый в тех случаях, когда подход к замыкающей головке затруднен, характеризуется тем, что удары наносят со стороны закладной головки, формируя при помощи поддержки замыкающую головку. Качество клепки при обратном методе несколько ниже, чем при прямом, так как отверстие, в которое вставляется заклепка, заполняется менее плотно.

Обратный метод применяется при клепке конструкций из легких сплавов, при изготовлении деталей из тонкого листового материала.

Клепка состоит из следующих приемов:
1) подгонка склепываемых деталей;
2) разметка склепываемых деталей для сверления в них отверстий под заклепки;
3) сверление отверстий, а при клепке впотай — и зенкование;
4) установка заклепки в отверстие;
5) осадка склепываемых деталей для плотного прижима их друг к другу и к головке заклепки;
6) осаживание (расклепывание) заклепки и формирование ее замыкающей головки;
7) окончательное оформление и отделка обжимкой замыкающей головки.

 

Рис. 6. Методы клепки: а — прямой (удары молотком наносятся со стороны замыкающей головки заклепки), б — обратный (удары наносятся со стороны закладной головки), в — рельс с матрицей

При формировании замыкающей головки необходимо следить за тем, чтобы молоток не задевал поверхности склепываемых деталей. При отделке головки нельзя допускать порчу этой поверхности, а также и головки заклепки краями обжимки.

 

Рис. 7. Изготовление угольников: а — внакладку, б — на косынке

В слесарном деле клепка производится обычно на рабочем месте слесаря и выполняется в тисках или прямо на верстаке. Инструменты и приспособления располагают на верстаке в порядке их использования. Клепка заклепками с потайной головкой производится на обыкновенной плите, клепка заклепками с полукруглыми или другими головками — на поддержке (плите или рельсе) с применением сменных матриц, имеющих углубление (лунку) по форме головки. Матрицы изготовляют из инструментальной стали и подвергают закалке. На рис. 6, в показан рельс со вставленной в его скошенный конец матрицей.

Рассмотрим процессы клепки на некоторых примерах.

Предварительно укажем, что диаметр заклепок выбирают в зависимости от толщины склепываемых листов. Диаметр стержня должен быть равен удвоенному квадратному корню из цифры, выражающей толщину листов. Длина стержня определяется толщиной склепываемых листов и формой замыкающей головки. Часть стержня, идущая на образование потайной головки, должна составлять от 0,8 до 1,2 диаметра заклепки, а на образование полукруглой головки — от 1,2 до 1,5 диаметра.

Склепывание впотай угольника из полосовой стали (рис. 7, а).

Эту работу следует выполнять так;
1) подготовить рабочее место, получить заготовки угольника и проволоку для заклепок диаметром 6 мм;
2) разметить и накернить центры заклепочных отверстий на концах заготовок;
3) просверлить отверстия диаметром 6,5 мм под заклепку и раззенковать их под потайные головки;
4) определить длину проволоки под заклепку с потайными головками; длина заклепочного стержня с такими головками складывается из толщины деталей в склепываемом месте плюс длина выступающих концов стержня; длина выступающего конца стержня для потайных головок должна равняться 0,8—1,2 диаметра стержня; толщина склепываемых деталей равна 10лш; принимаем длину одного выступающего конца стержня равной 1,2 его диаметра и в результате умножения (6X1,2) находим, что эта длина составляет 7,2 мм; умножив это число на 2 (два конца), получим 14,4 мм; тогда длина стержня заклепки будет 10+ 14,4 = 24,4 мм, или округленно 24,5 мм.
5) отмерить и отрезать от прутка кусок проволоки длиной 24,5 мм для заклепки;
6) наложить соединяемые детали одну на другую; положить их на правильную плиту (в данном случае плита заменяет поддержку) или на наковальню;
7) вставить в отверстие заготовку заклепки;
8) несколькими ударами молотка равномерно расклепать один конец стержня заклепки;
9) перевернуть склепываемый угольник;
10) расклепать второй конец стержня заклепки;
11) произвести молотком окончательную осадку головок впо-тай заподлицо с поверхностью угольника, положив угольник на плиту и попеременно перевертывая его; удары по заклепкам наносить до тех пор, пока головка впотай не заполнит коническую часть отверстия;
12) опилить излишек металла, выступающий над заклепкой;
13) опилить выступающие неровности угольника и снять заусенцы.

Склепывание угольника из полосового железа при помощи косынки. Форма головок заклепок полукруглая.

Склепывать угольник следует так:
1) подготовить рабочее место, получить заготовки полос, косынку и заклепки с полукруглой головкой;
2) разметить полосы и накернить центры отверстий под заклепки;
3) просверлить по разметке отверстия диаметром 5 мм;
4) наложить полосы на косынку и закрепить их прижимами;
5) просверлить в косынке отверстия через отверстия, ранее просверленные в полосах;
6) раззенковать отверстия с наружной стороны косынки и полос на глубину 1 мм;
7) проверить длину выступающего конца стержня заклепки (она должна быть в пределах 1,25—1,5 диаметра стержня);
8) вставить в отверстие заклепку, положить ее головкой в лунку поддержки и нанести несколько равномерных ударов молотком по выступающему концу заклепки;
9) произвести такое же предварительное склепывание по остальным отверстиям;
10) окончательно расклепать молотком головки на всех заклепках поочередно;
11) оформить обжимкой поочередно все замыкающие головки заклепок;
12) снять заусенцы с угольника.

 

Рис. 8. Взрывные заклепки: а — взрывная заклепка до взрыва, б — взрывная заклепка после взрыва, в — электрический нагреватель для нагрева взрывных заклепок, г — пример применения взрывных заклепок при клепке закрытого профиля

Заклепочный шов считается хорошо склепанным, если у него правильно и прочно поставлены заклепки, хорошо оформлены и не сбиты на сторону заклепочные головки и если нет забоин и подсечек на поверхности склепываемых частей и на головках заклепок. Прочность заклепок проверяется постукиванием молотком; если они слабо поставлены, звук получается дребезжащим.

Взрывные заклепки. Этого типа заклепки применяют в тех случаях, когда из-за отсутствия доступа невозможно сделать замыкающую головку. Взрывные заклепки отличаются от обычных заклепок наличием углубления в торце стержня, в котором закладывается взрывчатое вещество.

Процесс клепки взрывными заклепками заключается в следующем. В подготовленное отверстие вставляют хо-одную заклепку. На закладную головку накладывают нагретую до 300—400° поддержку (или обжимку) или же наконечник электронагревательного инструмента, включенного в электросеть. Когда заклепка нагреется примерно до 120° (на это уходит около 2 сек.), в ней происходит взрыв, разворачивающий свободный конец стержня в своеобразную по форме замыкающую головку.

Взрывные заклепки обеспечивают клепку при одностороннем подходе к месту клепки. Имеется несколько других конструкций заклепок, обеспечивающих такую клепку. Простейшей из них является обычный пистон, или трубчатая заклепка. Разделка замыкающей головки такой заклепки (пистона) производится специальной машинкой (пистонннцей).