Виды резьбы

• Домовая (корабельная) резьба

• Ажурная резьба

Дома с сохранившейся еще с прошлого века ажурной резьбой можно встретить во многих городах нашей страны. Особенно много старинных зданий с резным убранством в сибирском городе Томске.

Народным мастерам всегда было присуще чувство меры, потому ажурной резьбой украшались лишь отдельные части здания: наличники окон и дверей, причелины, торцовые доски. В солнечные дни, когда тень от прорезных наличников темным кружевом покрывает гладкие стены домов, выразительность ажурной резьбы усиливается. Но даже в пасмурные дни детали резьбы четким узором выделяются на общем фоне деревянного строения.

Но не только ради красоты пришивали плотники к дому всевозможные накладные детали. Каждая из них имеет определенное практическое назначение. Например, причелина - это доска, прикрывающая концы торчащих из-под кровли слег, чтобы в их торцы. не проникала влага, разрушающая дерево.

То же назначение имеет торцовая доска, которую прибивали к торцам бревенчатого сруба. Наличник окна закрывает стык между обвязкой оконного переплета и бревнами сруба. В северорусских избах стык двух причелин закрывали так называемой кистью, нижний конец которой декорировали ажурной резьбой. Резными делали и так называемые полотенца - нижние концы причелин, выступающие из-под крыши.

В наше время ажурная домовая резьба продолжает применяться для украшения сельских деревянных домов, дачных домиков, беседок, навесов, теремков на детских площадках.

1. коловорот,
   
2. сверлилка и плоские центровые сверла,
3. державка со сменными плоскими сверлами

• Геометрическая резьба

Геометрическая резьба - один из самых древних видов резьбы по дереву, при которой изображаемые фигуры имеют геометрическую форму в различных комбинациях. Выполняется такая резьба в виде прямолинейных и дугообразных элементов ножом-косяком и полукруглыми стамесками. Этот вид резьбы популярен из-за простоты выполнения, небольшого набора инструментов, используемых при работе. В то же время эта резьба не требует, как при рельефной резьбе, специальных знаний теории рисунка. Еще одним преимуществом геометрической резьбы является небольшая глубина резного рисунка, не нарушающая композицию самого изделия.

• Плоскорельефная резьба

• Скульптурная резьба

Скульптура – один из видов изобразительного искусства, задачей которого является в пластически выразительных формах воссоздать образы людей, животных, значительные общественные и исторические события.

• Прорезная резьба по дереву

Прорезная резьба по дереву может выполняться как в технике плоскорельефной резьбы (с плоским орнаментом), так и в технике рельефной резьбы. Плоская прорезная резьба нередко применялась для украшения старинной русской мебели. При применении такой резьбы в шкафчиках и ширмах под нее в качестве фона подкладывают яркую ткань.

Фон в прорезной резьбе раньше удаляли долотом или пилой, сейчас же на смену им пришел электролобзик. В последнем случае резьбу называют пропильной. Так как эта операция механизирована, пропильная резьба находит применение при серийном производстве мебели.

Прорезную резьбу с рельефным орнаментом называют ажурной. Такая резьба широко применялась для украшения мебели стилей барокко и рококо в конце XVII- XVIII вв..

Выпиливать орнамент прорезной или накладной резьбы легче, чем выбирать фон с надрезкой контуров в глухой резьбе. Края орнамента не всегда получаются ровными и чистыми, поэтому, их закругляют, срезая узкую фаску по краям или выбирают узкие -галтели-углубления. Особенно тщательного выполнения домовая резьба не требует, поскольку она чаще смотрится издалека.

Домовую резьбу в основном выполняют пилением и сверлением. Следы, оставленные инструментом, зачищают редко, задиры древесины часто не принимают во внимание. Однако многие столяры стараются выполнить такую резьбу как можно чище.

Отверстия в заготовке или в детали просверливают или прорезают круглыми стамесками, мелкими и крупными, что зависит от того, в каком месте детали должно быть отверстие. Для предохранения детали от скалывания ее задней стороной следует плотно прижимать к какой-либо гладкой доске.

Пропиливают детали в такой последовательности. Прежде всего просверливают отверстие, затем вставляют в него электролобзик или ножовку и пропиливают по нанесенным рискам. Заготовку можно укладывать на верстак и пропиливать сверху вниз, но лучше устроить специальную подставку из толстой доски длиной около метра.

Накладная резьба по дереву - это орнамент, выполненный прорезной резьбой и наклеенный или прибитый гвоздями на готовый фон, например, на доску для наличника или на другую деталь.

Накладная резьба при таком способе выполнения получается более четкой по сравнению с глухой резьбой и смотрится гораздо лучше.В этом случае прорезную резьбу надо выполнять как можно чище. Не рекомендуется снимать фаски с обратной стороны детали, так как может создаться впечатление оторванности резьбы от основного фона.

В чем отличие рельефной резьбы от других техник?

От плоскорельефной, контурной, геометрической и других видов необъемной резьбы рельефную технику отличает, прежде всего, ее подчеркнутый трехмерный характер. Основная композиция здесь выступает на передний план за счет обрезанного фона, благодаря чему изображение становится более выразительным, с характерным обилием светотеней.

Если основной рисунок композиции возвышается лишь слегка, не более чем на половину от толщины всего изделия, то такую резьбу называют барельефной (а само изделие барельефом). При более высоком и выступающем рельефе резьбу именуют горельефной.

Набор инструментов для новичка

Чтобы научиться резьбе по дереву, вовсе не обязательно обзаводиться арсеналом стамесок, ножей и других резцов, как многие склонны думать. Для освоения базовых навыков рельефной техники будет достаточно нескольких уголковых стамесок (геймусов), например, 10 мм и 6 мм , прямой стамески 12 мм , радиусной (полукруглой) 10 мм , подрезного ножа и небольшого штихеля. Остальные виды стамесок для резьбы по дереву уместно приобретать по мере роста резчицкого мастерства.

Всегда следите за остротой инструмента. Если резец оставляет грубый след и скалывает древесину небольшими щепками, вместо того чтобы легко снимать аккуратные слои – это верный признак того, что стамеска нуждается в заточке. Тупой инструмент портит качество работы, требует больших усилий при резьбе и не дает возможности правильно «почувствовать» стамеску начинающему резчику.

Какое дерево выбрать для рельефной резьбы?

Правильный выбор древесины – залог успеха для мастера, осваивающего тонкости этой техники. Для нужд резчиков оптимально подходят почти все мягкие лиственные породы: осина, ольха, береза, орех и т.д. Но главной древесиной для большинства мастеров, занимающихся не только объемной, но и плоской, плосковыемчатой, геометрической и другими видами резьбы по дереву, является липа.

Липа – мягкая и легкая древесина, с равномерной плотностью, за счет чего особенно хорошо поддается обработке: легко режется, точится и строгается во всех направлениях. Липа почти не коробится и не усыхает, не выделяет дубильных веществ, поэтому считается идеальным сырьем, в том числе, для изготовления посуды. Недостатком липы является ее плохая окрашиваемость в другие цвета.

Отработка навыков рельефной резьбы на примере проекта «Лис»

Как сделать барельефную резьбу на дереве мы пошагово расскажем на примере несложного проекта «Лис». В качестве заготовки рекомендуем использовать спил липы или же обычную дощечку из любой другой мягкой лиственной породы.

Для перевода рисунка на деревянную основу используют копирку, как наиболее простое и эффективное решение. При необходимости, линии копировальной бумаги можно легко стереть, внеся нужные изменения по ходу работы. Во избежание смещения рисунка в процессе переноса зафиксируйте деревянную заготовку или подложите под нее резиновую подложку. Подумайте, где лучше расположить изображение, чтобы композиция выглядела наиболее оживленной и интересной. В нашем случае мы сместим ее от центра к низу (фото 1).

Для вырезания внешнего контура используйте уголковую стамеску #12 (ширина лезвия 10 мм /угол 60° ). Она позволит не только сделать аккуратную обводку основной фигуры, но и сразу удалит значительную часть фона (фото 2).

Техника выполнения реза уголковой стамеской:

• Левой рукой фиксируйте плотно инструмента, а правой толкайте его вперед; правильный хват стамески позволит точно направлять резец, вести аккуратную линию реза и не давать лезвию соскальзывать с контура.
• Намечайте резцом основной контур линий, после прорезайте их до желаемой глубины (в нашем случае 4-5 мм ). Срезая древесину понемногу, вы будете лучше контролировать процесс резьбы и уменьшите риск образования сколов.
• Преодолевая сопротивление древесины, равномерно распределяйте давление на стамеску, достигая гладкой и однородной поверхности.
• Работая стамеской, учитывайте направление волокон древесины, т.к. резец всегда стремится двигаться вдоль твердых годовых колец.
• Не при каких обстоятельствах не направляйте стамеску в свою сторону: режьте от себя или держите инструмент параллельно груди.
• Работайте резцом прямо за карандашными линиями, оставляя их видимыми.

В правильном и аккуратном удалении фона во многом и заключается суть рельефной резьбы по дереву. Освоение этого навыка – ответственная задача для начинающего резчика. Удалить много фона с минимальными усилиями помогают радиусные стамески (полукруглые или отлогие). В нашем случае мы оставим фон композиции в виде широких декоративных канавок (фото 3). При необходимости его можно сделать ровным, используя плоскую стамеску.

Сформировав фон, вернемся к уголковой стамеске и еще раз «на чистовую» пройдемся по контуру основной композиции (фото 4). После подровняем фон (фото 5).

В качестве инструмента для тонкой контурной проработки оптимальны уголковые стамески #15 (ширина лезвия 6 мм /угол 45° ) или #16 (ширина лезвия 6 мм /угол 35° ).

Очертите глаз лисы, сохранив карандашный контур (фото 6). Опуститесь вниз и займитесь проработкой пасти: аккуратно выберите фон вокруг зубов и внутри рта (фото 7). Ориентируйтесь на объемность и законы перспективы в композиции: поскольку передние зубы находятся на переднем плане, они должны быть немного завышены. Проработайте область носа.

Для проработки формы головы используйте радиусную (отлогую) стамеску шириной 10 мм . Начните с ушей: левое ухо на переднем плане сделайте более высоким (фото 8).

Скруглите форму головы (фото 9), сделав плавный переход к морде, которая должна остаться более плоской и без выраженного объема (фото 10).

Работая над конкретными областями, не забывайте периодически оценивать общую композицию: насколько правильно перетекает объемность, как проработана перспектива и пр. Здесь каждая деталь взаимосвязана друг с другом. Рельефная резьба должна восприниматься как целостная композиция, а не коллаж из набора резных элементов.

Для работы над этим элементом используйте церазик – глубокую полукруглую стамеску шириной 5 мм (фото 11). Этот узкий инструмент хорошо подойдет для проработки мелких элементов и создания рельефа листа.

По всему периметру листа сделайте аккуратную подрезку, чтобы он хорошо выделялся из общей композиции и как бы был оторван от фона (фото 12). Очертив основной контур и выбрав фон вокруг листа, приступайте к вырезанию прожилок (фото 13). Закончив формирование рельефа, срежьте штихелем все оставшиеся плоские места (фото 14).

С помощью подрезного ножа создайте глубокую тень над глазом, подведите резцом нижнее веко и придайте глазу округлость (фото 15).

Завершите резцом проработку мелких элементов пасти (фото 16).

Имитация текстуры шерсти – важный навык, который нужно отработать каждому резчику, т.к в будущем вы неоднократно будете сталкиваться с резьбой различных животных. В представленном проекте шерсть лисы создается по самой простой схеме: церазиком 5 мм делаются короткие и неглубокие штрихи (стрелки указывают направление естественного роста шерсти животного) (фото 17).

Для большей натуралистичности можно проработать текстуру шерсти тонким стальным резцом – штихелем. Работайте над текстурой, пока не останется ни одного плоского места.

Чем зачистить резьбу по дереву?

При аккуратной работе самыми остро заточенными резцами почти всегда остаются грубые места и незначительные дефекты, требующие устранения. Для зачистки углубленных мест и подрезки небольших сколов используйте мелкий штихель. Объемные поверхности зачищают наждачной бумагой P150 . Чтобы окончательно убедиться в отсутствии незамеченных мелких дефектов, протрите картину тряпкой, смоченной в уайт-спирите, и еще раз внимательно рассмотрите ее под разными углами. Когда все недостатки зачищены, можно приступать к отделке.

Чем покрыть резьбу по дереву?

Для однотонной отделки используют следующие составы:

Морилка . В плоскорельефной резьбе используют не только для того, чтобы придать древесине более благородный внешний вид. С помощью морилки усиливают контраст определенных участков, они в свою очередь подчеркивают рельеф и объемность композиции. Для достижения такого эффекта достаточно нанести морилку на глубокие участки резьбы, которые должны казаться затененными.

Если вы решили полностью тонировать свою работу, использовать морилку нужно аккуратно, принимая во внимание породу дерева и особенности заготовки на которой вырезана композиция. Под воздействием влаги мелкорельефная резьба может разбухнуть, покоробиться, на ней может образоваться поднятый ворс и прочие дефекты, которые непоправимо испортят внешний вид работы. Распространенным изъяном при морении резьбы является неоднородность тона, особенно часто проявляющаяся в местах склейки брусков.

Классификация резьбы

Таблица 1

1.1 Метрическая резьба

Метрическая резьба (см. табл.1.2.1) является основным типом кре­пежной резьбы. Профиль резьбы установлен ГОСТ 9150–81 и представляет собой равносторонний треуголь­ник с углом профиля б = 60°. Профиль резьбы на стержне отличается от профиля резьбы в отверстии ве­личиной притупления его вершин и впадин. Основными параметрами метрической резьбы являются: номиналь­ный диаметр – d(D) и шаг резьбы – Р, устанавливае­мые ГОСТ 8724–81.

По ГОСТ 8724–81 каждому номинальному размеру резьбы с крупным шагом соответствует несколько мел­ких шагов. Резьбы с мелким шагом применяются в тонкостенных соединениях для увеличения их герметич­ности, для осуществления регулировки в приборах точ­ной механики и оптики, с целью увеличения сопро­тивляемости деталей самоотвинчиванию. В случае, если диаметры и шаги резьб не могут удовлетворить функци­ональным и конструктивным требованиям, введен СТ СЭВ 183–75 «Резьба метрическая для приборо­строения». Если одному диаметру соответствует несколь­ко значений шагов, то в первую очередь применяются большие шаги. Диаметры и шаги резьб, указанные в скобках, по возможности не применяются.

В случае применения конической метрической (см. табл.1.2.1) резьбы с конусностью 1:16 профиль резьбы, диаметры, шаги и основные размеры установлены ГОСТ 25229–82. При соединении наружной конической резьбы с внутренней цилиндрической по ГОСТ 9150–81 должно обеспечиваться ввинчивание наружной кониче­ской резьбы на глубину не менее 0,8.

1.2 Дюймовая резьба

В настоящее время не существует стандарт, регла­ментирующий основные размеры дюймовой резьбы. Ранее существовавший ОСТ НКТП 1260 отменен, и приме­нение дюймовой резьбы в новых разработках не допус­кается.

Дюймовая резьба применяется при ремонте оборудо­вания, поскольку в эксплуатации находятся детали с дюймовой резьбой. Основные параметры дюймовой резь­бы: наружный диаметр, выраженный в дюймах, и число шагов на дюйм длины нарезанной части детали.

1.3 Трубная цилиндрическая резьба

В соответствии с ГОСТ 6367–81 трубная цилиндри­ческая резьба имеет профиль дюймовой резьбы, т. е. равнобедренный треугольник с углом при вершине, рав­ным 55° (см. табл.1.2.1).

Резьба стандартизована для диаметров от " до 6" при числе шагов z от 28 до 11. Номинальный размер резьбы условно отнесен к внутреннему диаметру трубы (к величине условного прохода). Так, резьба с номи­нальным диаметром 1 мм имеет диаметр условного прохода 25 мм, а наружный диаметр 33,249 мм.

Трубную резьбу применяют для соединения труб, а также тонкостенных деталей цилиндрической формы. Такого рода профиль (55°) рекомендуют при повышен­ных требованиях к плотности (непроницаемости) труб­ных соединений. Применяют трубную резьбу при соеди­нении цилиндрической резьбы муфты с конической резь­бой труб, так как в этом случае отпадает необходи­мость в различных уплотнениях.

1.5 Трубная коническая резьба

Параметры и размеры трубной конической резьбы определены ГОСТ 6211–81, в соответствии с которым профиль резьбы соответствует профилю дюймовой резь­бы (см. табл.1.2.1). Резьба стандартизована для диаметров от 1/16" до 6" (в основной плоскости размеры резьбы соответствуют размерам трубной цилиндрической резьбы).

Нарезаются резьбы на конусе с углом конусности φ/2 = 1°47"24" (как и для метрической конической резь­бы), что соответствует конусности 1:16.

Применяется резьба для резьбовых соединений топ­ливных, масляных, водяных и воздушных трубопроводов машин и станков.

1.6 Трапецеидальная резьба

Трапецеидальная резьба имеет форму равнобокой трапеции с углом между боковыми сторонами, равным 30° (см. табл.1.2.1). Основные размеры диаметров и ша­гов трапецеидальной однозаходной резьбы для диамет­ров от 10 до 640 мм устанавливают ГОСТ 9481–81. Трапецеидальная резьба применяется для преобразова­ния в поступательное при зна­чительных нагрузках и может быть одно - и многозаходной (ГОСТ 24738–81 и 24739–81), а также правой и левой.

1.7Упорная резьба

Упорная резьба, стандартизованная ГОСТ 24737–81, имеет профиль неравнобокой трапеции, одна из сторон которой наклонена к вертикали под углом 3°, т. е. рабо­чая сторона профиля, а другая – под углом 30° (см. табл.1.2.1). Форма профиля и значение диаметров шагов для упорной однозаходной резьбы устанавливает ГОСТ 10177–82. Резьба стандартизована для диаметром от 10 до 600 мм с шагом от 2 до 24 мм и применяется при больших односторонних усилиях, действующих в осевом направлении.

1.8Круглая резьба

Круглая резьба стандартизована. Профиль круглой резьбы образован дугами, связанными между собой участками прямой линии. Угол между сторонами профиля б = 30° (см. табл.1.2.1). Резьба применяется огра­ниченно: для арматуры, в отдельных слу­чаях для крюков подъемных кранов, а также в условиях воздействия агрессивной среды.

1.9Прямоугольная резьба

Прямоугольная резьба (см. табл.1.2.1) не стандартизована, так как наряду с преимуществами, заключающимися в более высоком коэффициенте полезного действия, чем у трапецеидальной резьбы, она менее прочна и сложнее в производстве. Применяется при изготовлении винтов, домкратов и ходовых винтов.

Резьбовые резцы и гребенки

Резьбовые резцы применяются для нарезания всех видов резьб и обладают следующими достоинствами: простотой конструкции, технологичностью и универсальностью. Последнее достоинство заключается в том, что одним и тем же резцом можно нарезать на цилиндрической и конической поверхностях наружную и внутреннюю резьбы различного диаметра и шага.

Резьбовые резцы работают по методу копирования, поэтому профиль их режущих кромок должен соответствовать профилю впадины нарезаемой резьбы. С целью повышения производительности иногда используется также генераторная схема резания.

Удаление припуска в процессе резьбонарезания производится в условиях несвободного резания при большой степени деформации снимаемого материала. При этом формирование резьбы осуществляется, как правило, за несколько проходов при малых сечениях срезаемой стружки. В связи с этим производительность процесса резьбонарезания низка, поэтому резьбовые резцы в основном применяются в единичном и мелкосерийном производствах.

Являясь фасонным инструментом, резьбовые резцы могут быть трех типов: стержневые, призматические и круглые.

На рис. 1 представлены типовые конструкции резьбовых резцов стержневого типа:

цельный из быстрорежущей стали; с напайной твердосплавной пластиной; с механическим креплением твердосплавной пластины специальной формы, применяемой для нарезания наружной и внутренней резьб.

Рис. 1. Типы стержневых резьбовых резцов:

а - из быстрорежущей стали; б - с напайной твердосплавной пластиной; в - с механическим креплением твердосплавной пластины.

При многопроходном нарезании остроугольной резьбы резцами образование профиля резьбы может осуществляться по трем схемам (рис. 2): а) профильной - с радиальной подачей резца; б) генераторной - с подачей резца под углом к оси заготовки; в) комбинированной, состоящей из подачи под углом при черновой обработке и радиальной подачи - при чистовой (окончательной) обработке.

Достоинством генераторной схемы является увеличение толщины срезаемого слоя за один проход в 2 раза, что обеспечивает соответствующее сокращение проходов. Правая кромка в этом случае работает как вспомогательная кромка, оставляя ступеньки на обработанной поверхности. Этот недостаток позволяет исправить применение комбинированной схемы.

Рис. 2. Схемы резания, применяемые при нарезании резьбы:

а - профильная; б - генераторная;
в - комбинированная; г - для нарезания трапецеидальной резьбы

При нарезании резьб с глубоким профилем, например трапецеидальных, формирование резьбы на предварительных операциях осуществляют резцами с разным профилем режущих кромок, как показано на рис. 2, г.

Стержневые резцы обычно имеют небольшой запас на переточку и их установка относительно заготовки связана с определенными трудностями, которые не возникают при использовании фасонных призматических и круглых резьбонарезных резцов.

Гребенки (рис. 3) - это многониточные фасонные резцы, которые могут быть стержневыми, призматическими, круглыми. Их используют главным образом для нарезания крепежных резьб с мелким шагом, т. е. резьб с небольшой высотой профиля.

Как показано на рис. 3 г, режущая часть гребенок состоит из заборной части длиной l1 заточенной под углом ц к оси и калибрующей части l2

где Р - шаг резьбы.

Рис. 3. Резьбонарезные гребенки:

а - стержневая с механическим креплением твердосплавной пластины;
б - призматическая; в - круглая; г - рабочая часть гребенки

В начале рабочего хода гребенка имеет радиальную подачу на врезание и затем перемещается вдоль оси вращающейся заготовки с подачей на один оборот, равной шагу.

Резьбонарезные фрезы

В практике машиностроения применяются следующие основные виды резьбонарезных фрез:

гребенчатые, дисковые, головки для нарезания резьбы.

Применение фрезерования вместо точения при нарезании наружной и внутренней резьб обеспечивает значительное повышение производительности за счет:

1) использования многозубого инструмента с большой суммарной активной длиной режущих кромок, одновременно снимающих стружку (гребенчатые фрезы);

2) увеличения толщины среза на один зуб (дисковые фрезы);

3) увеличения скорости резания за счет оснащения резцов твердым сплавом (головки для нарезания резьбы).

Гребенчатые фрезы (рис.4) применяются для нарезания остроугольных наружных и внутренних резьб с мелким шагом на цилиндрических и конических поверхностях заготовок. По сути, они представляют собой набор дисковых фрез, выполненных за одно целое на одном корпусе с профилем зубьев, соответствующим профилю резьбы. Для образования зубьев вдоль оси фрезы прорезаны либо прямые, либо винтовые стружечные канавки.

Рис. 4. Гребенчатые резьбонарезные фрезы:

а - цилиндрическая насадная; б - цилиндрическая концевая; в - для нарезания конических резьб.

Недостатком гребенчатых фрез является искажение угла профиля нарезаемой резьбы из-за несовпадения траектории точек режущих кромок фрезы с кривой резьбы, получаемой в сечении, перпендикулярном к оси заготовки.

Дисковые фрезы нашли применение при нарезании резьб больших глубин, диаметров и длины. Например, их часто используют при нарезании резьб червяков, ходовых винтов и т. п..

Рис.5 Схема установки дисковой фрезы относительно заготовки

При нарезании резьбы ось оправки дисковой фрезы устанавливается под углом ф к оси заготовки, равным углу подъема резьбы на ее среднем диаметре (рис.5). Фреза совершает , а заготовка - вращательное и поступательное движения вдоль своей оси с подачей на один оборот, равный шагу резьбы.

Метчики широко используются в машиностроении для нарезания резьбы в отверстиях заготовок и весьма разнообразны по конструкциям и геометрическим параметрам.

Метчик - это винт, превращенный в инструмент путем прорезания стружечных канавок и создания на режущих зубьях передних, задних и других углов. Для крепления на станке или в воротке он снабжен хвостовиком. Режущая часть метчика изготавливается чаще всего из быстрорежущей стали, реже из твердого сплава.

Условия резания при снятии стружки метчиком очень тяжелые из-за несвободного резания, больших сил резания и трения, а также затрудненных условий удаления стружки.

Достоинствами метчиков являются: простота и технологичность конструкции, возможность нарезания резьбы за счет самоподачи, высокая точность резьбы, определяемая точностью изготовления метчиков.

По конструкции и применению метчики делят на следующие типы:

1) ручные (слесарные) - с ручным приводом, изготавливаются комплектами из двух или трех номеров;

2) машинно-ручные одинарные или в комплекте из двух номеров - с ручным или станочным приводом;

3) машинные одинарные - со станочным приводом;

4) гаечные - для нарезания резьбы в гайках на специальных станках;

5) плашечные - для нарезания и, соответственно, калибрования резьбы в резьбонарезных плашках;

6) специальные - для нарезания резьб различных профилей: трапецеидальных, круглых, упорных и т. д., а также сборные регулируемые, метчики-протяжки, конические метчики и др.

Основными частями метчика (рис. 6) являются: режущая (заборная) и калибрующая части, стружечные канавки, число перьев и зубьев, хвостовик с элементами крепления.

Рис. 6. Метчики: а - основные элементы метчика; б – фотография метчика.

Режущая часть метчика выполняет основную работу по срезанию припуска, формированию профиля нарезаемой резьбы и удалению стружки из зоны резания. Она определяет точность резьбы и стойкость метчиков.

Резьбонарезная плашка - это гайка, превращенная в режущий инструмент путем сверления стружечных отверстий и формирования на зубьях режущих перьев передних и задних углов.

Плашки применяют для нарезания наружных резьб на болтах, винтах, шпильках и других крепежных деталях. По форме наружной поверхности плашки бывают: круглые, квадратные, шестигранные, трубные. Для слесарных работ они делаются разрезными и зажимаются в воротках.

Самое широкое применение нашли плашки круглые, как наиболее технологичные и простые в эксплуатации. Они изготавливаются из калиброванных прутков быстрорежущей стали на токарных прутковых станках-автоматах.

На рис. 7 показана конструкция круглой плашки и ее основные конструктивные и геометрические параметры. Конструктивные параметры: наружный диаметр плашки D толщина В, диаметры стружечных отверстий dc и окружности их центров dц, ширина просвета с, ширина пера b, минимальная толщина стенки е. Геометрические параметры плашки: передний угол г, задний угол б и угол заборного конуса ц. На наружной поверхности плашки имеются 3 или 4 конических углубления с углом при вершине 90° для крепления в воротке или кольце. На этой же поверхности плашек выполнен трапециевидный паз с углом 60°, образующий перемычку толщиной т = 0,4...1,5 мм, которую после двух-трех переточек плашки разрезают.

Рис. 7. Плашки: а - конструктивные элементы круглой плашки, б – фотография плашки

Вопросы по реферату.

Назовите типы резьб. Характеристика метрической резьбы. Характеристика дюймовой резьбы. Характеристика трубной цилиндрической резьбы. Характеристика трубной конической резьбы. Характеристика трапецеидальной резьбы. Характеристика упорной резьбы. Характеристика круглой резьбы. Характеристика прямоугольной резьбы. Применение резьбовых резцов. Определение гребенков и их применение. Назовите виды резьбонарезных фрез. Определение метчика. Типы метчиков. Определение плашки.

Список использованной литературы.

Резьба. Резьбовые изделия. Резьбовые соединения.

Методическое указание для студентов первого курса технических специальностей дневного и заочного обучения

Астрахань 2011

Составитель: доц. каф. НГГ Гусева Тамара Викторовна

Рецензент: доцент каф. ХМ Путилин С.А.

Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры «Начертательная геометрия и инженерная графика» АГТУ

Протокол № от 2011 г.

Введение

Данные методические указания предназначены для студентов первого курса технических специальностей при изучении ими раздела «Резьба. Резьбовые изделия. Резьбовые соединения» курса «Инженерная графика». Цель работы:

· Освоить основные положения ГОСТ 2.311-68.

· Изучить способы изображения крепежных изделий – болтов, гаек, шайб и шпилек.

· Изучить способы изображения крепежных соединений по действительным размерам.

· Освоить основные положения ГОСТ 2.315-68. Изучить упрощенные изображения крепежных соединений.

Резьба.

Основные понятия и определения.

Резьба – поверхность, образованная при винтовом перемещении плоского контура по цилиндрической или конической поверхности. Резьба,

образованная на цилиндрической поверхно­сти, называется цилиндрической резьбой, на коничес­кой поверхности - конической резьбой.

При резьбовом соединении двух деталей одна из них имеет наружную резьбу, выполненную на наружной поверхности, а другая - внутреннюю, выполненную в отверстии (рис.1).

В машиностроении применяются стандартные цилиндрические и конические резьбы разных типов, отличающихся друг от друга назначением и параметра­ми: метрическая, трубная цилиндрическая, трубная коническая, трапецеидальная, упорная и др. Стандарты, устанавливающие параметры той или иной резьбы, предусматривают также ее условное обо­значение на чертежах. Обозначение резьбы обычно включает в себя буквенное обозначение, определя­ющее тип резьбы, а также размер резьбы (примеры рассмотрены ниже).

Основным элементом резьбы является ее профиль, установленный соответствующим стандартом.

Профиль резьбы – контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ее ось. На рис. 2 показаны профили резьб общего назначения. Резьба метрическая (рис. 2 а ), резьба трубная (рис. 2 б ), резьба трапецеидальная (рис. 2 в ), резьба упорная (рис. 2 г ). Прямолинейные участки профиля, принадлежащие винтовым поверхностям называются боковыми сторонами профиля. Участки профиля, соединяющие боковые стороны выступов, называются вершинами профиля, участки профиля, соединяющие боковые стороны канавок - впадиной профиля. Угол между боковыми сторонами профиля – ß – угол профиля.

Ось резьбы – прямая, относительно которой происходит винтовое движение плоского контура, образующего резьбу.

Наружный диаметр резьбы d – диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы или вписанной во впадины внутренней резьбы. Под размером резьбы понимается значение ее наружного диаметра, который называют номиналь­ным диаметром резьбы.

Внутренний диаметр резьбы d 1 – диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы или описанной вокруг вершин внутренней резьбы. d 2 - диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, где ширина канавки равна половине номинального шага резьбы.

Шаг резьбы - Р рас­стояние между соседними одноимен­ными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы.

Часть резьбы, образо­ванная при одном повороте профиля вокруг оси, называется витком . При этом все точки производящего профиля пере­мещаются параллельно оси на одну и ту же величину, которая называется ходом резьбы (P h) . Резьба, образованная движением од­ного профиля, называется однозаходной, образованная движением двух, трех одинаковых профилей и более - многозаходной. У однозаходной резьбы ход равен шагу P h =Р (рис. 3 а ), у многозаходной ход равен шагу, умноженному на число ходов P h =Р х n , где n – число ходов (рис. 3, б ).

Резьба может быть правой или левой. Если ось резьбы расположить вертикально перед наблюдателем, то у правой резьбы видимые витки подни­маются слева направо (рис. 3, а ), а у левой - справа налево (рис. 3, б). Так как применяется преимущественно правая резьба, то на чертеже оговаривают только левую, добавляя к обозначению резьбы «LH» согласно ГОСТ 8724-81 «Резьба метрическая, диаметры и шаги».

Виды резьб.

По назначению резьбы разделяют на крепежные (к ним относятся метрическая и трубная) и кинематические или ходовые (к ним относятся трапецеидальная и упорная).

Метрическая резьба наиболее часто применяется в крепежных изделиях (винты, болты, шпильки, гайки). Основные размеры метрической резьбы устанавли­вает ГОСТ 24705-81. Номинальный профиль и размеры его элементов устанавливает ГОСТ 9150-81. На рис. 4 изоб­ражен профиль метрической резьбы: d - наружный диаметр наружной резьбы (болта); d 1 - внутренний диаметр наружной резьбы (болта); Р - шаг резьбы.

ГОСТ 8724-81 устанавливает диаметры и шаги метри­ческой резьбы. В зависимости от назначения детали метрическую резьбу нарезают с крупным или мелким шагом. При одинаковых номинальных диаметрах шаг мелкой резьбы может быть различным (табл. 1).

Таблица 1

Диаметры и шаги метрической резьбы, мм

(выдержка из ГОСТ 8724-81)

Трубная цилиндрическая резьба применяется для соединения труб и фитингов, где требуется герметич­ность. Профиль резьбы - равнобедренный треуголь­ник с углом при вершине 55° (рис. 5).

Трубная резьба разработана в дюймовой системе и имеет мелкие шаги.

1 дюйм (1"") = 25,4 мм. Шаг трубной резьбы задают косвенным способом – указывают число ниток резьбы, укладывающихся на 1"". Для трубной цилиндрической резьбы установлено два класса точности А и В.

Основные размеры трубной цилиндрической резьбы устанавливает ГОСТ 6357-81 (табл. 2).

Таблица 2

Основные размеры трубной цилиндрической резьбы, мм

(выдержка из ГОСТ 6357-81)

Трубная коническая резьба (рис. 6) применяется в случаях, когда требуется повышенная герметичность соединения труб при больших давлениях жидкости или газа.

ГОСТ 6211-81 распространяется на трубную коническую резьбу с конусностью 1:16, применяемую в конических резьбовых соединениях (рис. 7),а также в соединениях наружной трубной конической резьбы с внутренней трубной цилиндри­ческой резьбой (рис. 8).

Профиль конической резьбы (рис. 6) - равно­бедренный треугольник с углом 55° при вершине, бис­сектриса которого перпендикулярна к оси конуса. При конусности 1:16 образующая конуса наклонена к оси под углом 1°47"24". Размеры трубной конической резьбы (таблица 4.3) измеряются в основной плоскости.Под основной плоскостью подразуме­вается плоскость, перпендикулярная оси трубы, совпа­дающая с торцом детали (муфты), имеющей внутрен­нюю резьбу. Если деталь с наружной конической резьбой ввинтить в деталь (муфту) без натяга, то эта деталь войдет туда на длину /, определя­ющую положение основной плоскости относительно конца (торца) детали (рис.7).

Условный размер и параметры трубной конической резьбы в основной плоскости (таблица 3) полностью соответствуют параметрам трубной цилиндрической резьбы с тем же условным размером, шагом и числом витков на длине одного дюйма (рис.8).

Таблица 3

Основные размеры трубной конической резьбы, мм

(выдержка из ГОСТ 6211-81)

Трапецеидальная резьба относится к кинематичес­ким резьбам и предназначена для передачи движения. ГОСТ 9484-81 устанавливает про­филь и размеры его элементов. Профиль трапеце­идальной резьбы - равнобочная трапеция с углом между ее боковыми сторонами, равным 30° (рис. 9).

Эта резьба применяется главным образом в деталях механизмов для преобразования вращательного движения в поступательное при значительных нагрузках. Например, в ходовых винтах станков, винтах суппор­тов, грузовых винтах прессов.

Основные размеры для однозаходной трапецеидаль­ной резьбы устанавливает ГОСТ 24737-81, а ГОСТ 24738-81 - диа­метры и шаги (таблица 4).

Таблица 4

Диаметры и шаги трапецеидальных однозаходных резьб, мм

(выдержка из ГОСТ 24738-81)

Основные размеры для многозаходной резьбы уста­навливает ГОСТ 24739-81.

Упорная резьба применяется при больших односто­ронних усилиях, действующих в осевом направлении. ГОСТ 10177-82 предусматривает форму профиля и основные размеры для однозаходной упорной резьбы (таблица 5).

Таблица 5

Диаметры и шаги упорной резьбы, мм

(выдержка из ГОСТ 10177-82)

Профиль резьбы (рис. 10)представляет собой трапецию, одна сторона кото­рой является рабочей стороной профиля, и ее положе­ние определяется углом наклона 3° к прямой, перпен­дикулярной оси. Другая сторона трапеции (нерабочая сторона профиля) имеет угол наклона 30°. Упорная резьба может выполняться с разными шагами при одном и том же диаметре.

Рис. 10

Резьбу изготовляют или режущим инструментом с удалением слоя материала, или накаткой путем выдавливания. При выводе инструмента из металла резьба как бы сходит на нет, образуя сбег резьбы. Длиной резьбы называют длину участка поверхности, на которой образована резьба, включая сбег резьбы и фаску. Фаска это коническая поверхность, служит для облегчения наворачивания гайки на болт, ввинчивания шпильки в резьбовое отверстие и т.д. Как правило, на чертежах указывают только длину резьбы с полным профилем (рис. 11, а ).Если резьбу вы­полняют до некоторой поверхности, не позволяющей перемещать резьбообрзующий инструмент до упора к ней, то образуется так называемый недовод резьбы (рис. 11, б ).Сбег плюс недовод образуют так называемый недорез резьбы. Если требуется изготовить резьбу пол­ного профиля, без сбега, то для вывода резьбообразуюшего инструмента делается проточка, диаметр которой для наружной должен быть немного меньше внутреннего диаметра резьбы, а для внутренней резьбы - немного больше на­ружного диаметра резьбы (рис. 11, в ).

1.3 Изображение резьбы .

Построение точного изображения витков резьбы требует большой затраты времени, поэтому на чертежах резьбу изображают условно, независимо от профиля резьбы. Согласно ГОСТ 2.311-68, резьбу на стержне изображают сплошными основными ли­ниями по наружному диаметру резьбы и сплошными тонкими - по внутреннему на всю длину резьбы, включая фаску (рис. 12,а ). На видах, полученных про­ецированием на плоскость, перпендику­лярную оси стержня, по внутреннему диаметру резьбы проводят дугу сплошной тонкой линией, приблизительно равную 3 / 4 окружности и разомкнутую в любом месте.

На изображениях резьбы в отвер­стии сплошные основные и сплошные тонкие линии как бы меняются местами (рис. 12, б ).

Фаски на стержне с резьбой и в отвер­стии с резьбой, не имеющие специального конструктивного назначения, в проекции на плоскость, перпендикулярную оси стержня или отверстия, не изображают. Границу резьбы на стержне и в отверстии проводят в конце полного профиля резьбы, до сбега, основной ли­нией (или штриховой, если резьба изо­бражена как невидимая), которую про­водят до линий наружного диаметра резьбы. Расстояние между ли­ниями, изображающими наружный и внутренний диаметры резьбы, согласно ГОСТ 2.303-68, не должно быть менее 0,8 мм и не больше шага резьбы. Сбег резьбы изображается тонкой линией, проводимой примерно под углом 30° к оси резьбы (рис. 12). Сбег резьбы на производственных черте­жах показывают редко. Невидимую резьбу изображают штриховыми линиями одинаковой толщины по наружному и внутреннему диаметрам.

На чертежах, по которым резьбу не выполняют, резьбу в глухом резьбовом отверстии (гнезде) допускается условно изображать, как показано на рис. 13.

В резьбовых соединениях, изображенных в разрезе, резьба стержня закрывает резьбу отверстия (рис. 14, а, б), на разрезах штри­ховка доводится до сплошных основных линий. Более подробные сведения об изображении резьбы изложены в ГОСТ 2.311-68.

Метрическая резьба – это винтовая нарезка на наружных или внутренних поверхностях изделий. Форма выступов и впадин, которые ее формируют, представляет собой равнобедренный треугольник. Метрической эту резьбу называют потому, что все ее геометрические параметры измеряются в миллиметрах. Она может наноситься на поверхности как цилиндрической, так и конической формы и использоваться для изготовления крепежных элементов различного назначения. Кроме того, в зависимости от направления подъема витков резьба метрического типа бывает правая или левая. Помимо метрической, как известно, есть и другие типы резьбы – дюймовая, питчевая и др. Отдельную категорию составляет модульная резьба, которую используют для изготовления элементов червячных передач.

Основные параметры и сферы применения

Наиболее распространенной является метрическая резьба, наносимая на наружные и внутренние поверхности цилиндрической формы. Именно она чаще всего используется при изготовлении крепежных элементов различного типа:

• анкерных и обычных болтов;
• гаек;
• шпилек;
• винтов и др.

Детали конической формы, на поверхность которых нанесена резьба метрического типа, требуются в тех случаях, когда создаваемому соединению необходимо придать высокую герметичность. Профиль метрической резьбы, нанесенной на конические поверхности, позволяет формировать плотные соединения даже без использования дополнительных уплотнительных элементов. Именно поэтому она успешно применяется при монтаже трубопроводов, по которым транспортируются различные среды, а также при изготовлении пробок для емкостей, содержащих жидкие и газообразные вещества. Следует иметь в виду, что профиль резьбы метрического типа один и тот же на цилиндрических и на конических поверхностях.

Виды резьб, относящихся к метрическому типу, выделяют по ряду параметров, к которым относятся:

• размеры (диаметр и шаг резьбы);
• направление подъема витков (левая или правая резьба);
• расположение на изделии (внутренняя или наружная резьба).

Есть и дополнительные параметры, в зависимости от которых метрические резьбы разделяются на различные виды.

Геометрические параметры

Рассмотрим геометрические параметры, которые характеризуют основные элементы резьбы метрического типа.

• Номинальный диаметр резьбы обозначается буквами D и d. При этом под буквой D понимают номинальный диаметр наружной резьбы, а под буквой d – аналогичный параметр внутренней.
• Средний диаметр резьбы в зависимости от ее наружного или внутреннего расположения обозначается буквами D2 и d2.
• Внутренний диаметр резьбы в зависимости от ее наружного или внутреннего расположения имеет обозначения D1 и d1.
• Внутренний диаметр болта используется для расчета напряжений, создаваемых в структуре такого крепежного изделия.
• Шаг резьбы характеризует расстояние между вершинами или впадинами соседних резьбовых витков. Для резьбового элемента одного и того же диаметра различают основной шаг, а также шаг резьбы с уменьшенными геометрическими параметрами. Для обозначения этой важной характеристики используют букву P.
• Ход резьбы представляет собой расстояние между вершинами или впадинами соседних витков, сформированных одной винтовой поверхностью. Ход резьбы, которая создана одной винтовой поверхностью (однозаходная), равен ее шагу. Кроме того, значение, которому соответствует ход резьбы, характеризует величину линейного перемещения резьбового элемента, совершаемого им за один оборот.
• Такой параметр, как высота треугольника, который формирует профиль резьбовых элементов, обозначается буквой H.

Таблица значений диаметров метрической резьбы (все параметры указаны в миллиметрах)

Значения диаметров метрической резьбы (мм)

Полная таблица метрических резьб согласно ГОСТ 24705-2004 (все параметры указаны в миллиметрах)

Полная таблица метрических резьб согласно ГОСТ 24705-2004

Основные параметры резьбы метрического типа оговариваются несколькими нормативными документами.

Этот стандарт содержит требования к параметрам шага резьбы и ее диаметра. ГОСТ 8724, действующая редакция которого вступила в силу в 2004 году, является аналогом международного стандарта ISO 261-98. Требования последнего распространяются на метрические резьбы диаметром от 1 до 300 мм. По сравнению с этим документом, ГОСТ 8724 действует для более широкого диапазона диаметров (0,25–600 мм). В настоящий момент актуальна редакция ГОСТа 8724 2002, вступившего в действие в 2004 году вместо ГОСТа 8724 81. Следует иметь в виду, что ГОСТ 8724 регламентирует отдельные параметры метрической резьбы, требования к которой оговаривают и другие стандарты резьб. Удобство использования ГОСТа 8724 2002 (как и других подобных документов) состоит в том, что вся информация в нем содержится в таблицах, в которые включены метрические резьбы с диаметрами, находящимися в вышеуказанном интервале. Требованиям данного стандарта должна соответствовать как левая, так и правая резьба метрического типа.

Данный стандарт оговаривает, какие должна иметь резьба метрическая основные размеры. ГОСТ 24705 2004 распространяется на все резьбы, требования к которым регламентируются ГОСТом 8724 2002, а также ГОСТом 9150 2002.

Это нормативный документ, в котором оговорены требования к профилю метрической резьбы. ГОСТ 9150, в частности, содержит данные о том, каким геометрическим параметрам должен соответствовать основной резьбовой профиль различных типоразмеров. Требования ГОСТа 9150, разработанного в 2002 году, как и двух предыдущих стандартов, распространяются на метрические резьбы, витки которых поднимаются слева вверх (правого типа), и на те, винтовая линия которых поднимается влево (левого типа). Положения данного нормативного документа тесно перекликаются с требованиями, которые приводит ГОСТ 16093 (а также ГОСТы 24705 и 8724).

Данный стандарт оговаривает требования к допускам на метрическую резьбу. Кроме того, ГОСТ 16093 предписывает, как должно осуществляться обозначение резьбы метрического типа. ГОСТ 16093 в последней редакции, которая вступила в действие в 2005 году, включает в себя положения международных стандартов ISO 965-1 и ISO 965-3. Под требования такого нормативного документа, как ГОСТ 16093, подпадает как левая, так и правая резьба.

Стандартизируемым параметрам, указанным в таблицах резьб метрического типа, должны соответствовать размеры резьбы на чертеже будущего изделия. Выбор инструмента, при помощи которого будет выполняться ее нарезка, должен быть обусловлен данными параметрами.

Правила обозначения

Для обозначения поля допуска отдельного диаметра метрической резьбы используется сочетание цифры, которая указывает на класс точности резьбы, и буквы, определяющей основное отклонение. Поле допуска резьбы также должно обозначаться двумя буквенно-цифровыми элементами: на первом месте – поле допуска d2 (средний диаметр), на втором – поле допуска d (наружный диаметр). В том случае, если поля допусков наружного и среднего диаметров совпадают, то в обозначении они не повторяются.

По правилам первым проставляется обозначение резьбы, затем следует обозначение поля допуска. Следует иметь в виду, что шаг резьбы в маркировке не обозначается. Узнать данный параметр можно из специальных таблиц.

В обозначении резьбы также указывается, к какой группе по длине свинчивания она относится. Всего существует три таких группы:

• N – нормальная, которая не указывается в обозначении;
• S – короткая;
• L – длинная.

Буквы S и L, если они необходимы, идут за обозначением поля допуска и отделяются от него длинной горизонтальной чертой.

Обязательно указывается и такой важный параметр, как посадка резьбового соединения. Это дробь, формируемая следующим образом: в числителе проставляется обозначение внутренней резьбы, относящееся к полю ее допуска, а в знаменателе – обозначение поля допуска на резьбу наружного типа.

Поля допусков

Поля допусков на метрический резьбовой элемент могут относиться к одному из трех типов:

• точные (с такими полями допуска выполняется резьба, к точности которой предъявляются высокие требования);
• средние (группа полей допуска для резьбы общего назначения);
• грубые (с такими полями допуска выполняют резьбонарезание на горячекатаных прутках и в глубоких глухих отверстиях).

Поля допусков на резьбы выбираются из специальных таблиц, при этом надо придерживаться следующих рекомендаций:

• в первую очередь выбираются поля допусков, выделенные жирным шрифтом;
• во вторую – поля допусков, значения которых вписаны в таблицу светлым шрифтом;
• в третью – поля допусков, значения которых указаны в круглых скобках;
• в четвертую (для крепежных изделий коммерческого назначения) – поля допусков, значения которых содержатся в квадратных скобках.

В отдельных случаях разрешается использовать поля допусков, образованные отсутствующими в таблицах сочетаниями d2 и d. Допуски и предельные отклонения на резьбу, на которую впоследствии будет наноситься покрытие, учитываются по отношению к размерам резьбового изделия, пока еще не обработанного с помощью такого покрытия.