Нарезание конической резьбы. Как задаются размеры конической резьбы: применение и требования к ней. Общая информация, маркировка

В домашних водопроводах сейчас встретить привычные стальные трубы можно разве что там, где капитальный ремонт не делался десятилетиями. Из области бытового применения они вытеснены металлопластиковыми и полипропиленовыми трубами.

С появлением последних с их абсолютной герметизацией соединений из стальной трубы практически перестали делать и стояки, и разнообразные розливы отопительных и водопроводных систем.

Однако там, где нужна повышенная механическая прочность, традиции остаются в силе.

Основных причин для применения традиционного материала сейчас можно назвать две:

Внешние механические воздействия.
Высокое давление трубопровода.

Там, где водопровод проходит, к примеру, на небольшой глубине под грунтовой дорогой, его будет разумным сделать именно стальным. Полипропиленовая труба может быть просто расплющена весом проезжающего грузовика.

В некоторых местах использование для сварки является невозможным либо нежелательным. Причиной может стать неудобство доступа или взрывоопасная внешняя среда.

Кроме того, ряд соединений необходимо сделать разборными.

Для соединения труб традиционно используются резьбовые соединения, которые так и называются — трубные. Одна из их ключевых особенностей — сглаженные гребни резьбы — позволяет использовать для обеспечения герметичности таких соединений как быстротвердеющие герметики, так и герметизирующие ленты, и традиционно применяемое в сантехнике органическое волокно — лен.

Виды резьбы

Трубные резьбы делятся на две основных категории:

Цилиндрические.
Конические.

Если с цилиндрической резьбой все, кажется, понятно — эти резьбы можно видеть везде и всегда, то что такое коническая и зачем она может быть нужна?

Коническая резьба

Конической называется с диаметрами — внутренним, внешним и средним — уменьшающимся к концу резьбы. Конец трубы с нарезанной резьбой представляет собой в профиль не цилиндр, а конус.

Основных применения у такой резьбы два.

В случае изношенной или частично сорванной внутренней резьбы резьбового соединения, которое не может быть в силу каких-либо причин заменено полностью.
Коническая резьба с чуть большим максимальным диаметром может обеспечить на какое-то время герметичность соединения.

Совет: этот метод применяется лишь в качестве временной полумеры. Пример — когда зимой нужно срочно запустить систему отопления, не вызвав ее разморозку. При первой возможности соединение должно быть заменено полностью.

По тексту ГОСТ 6211 81 резьба трубная коническая используется в случае, когда нужно обеспечить герметичность трубопровода, находящегося под очень большим давлением. Типичный случай — гидравлические системы, приводящие в действие тяжелую технику.

Стандарты

Упомянем и существующие стандарты.

Резьба трубная коническая ГОСТ 6211 81 должна обладать профилем с углом 55 градусов. Ее вершины и впадины, как и у , обязательно скругляются.

По ГОСТ резьба коническая трубная различается шагом резьбы, причем для каждого диаметра характерен свой шаг. Под шагом понимается количество витков на один дюйм.
Трубная коническая резьба ГОСТ 6211 81 имеет, независимо от диаметра, фиксированный угол, на который поверхность конуса отклоняется от оси трубы. Он берется равным 1°47’24». Это соответствует уклону 1:16.
Диаметр труб, для которых используются конические резьбы, ограничен шестью дюймами. Для труб большего диаметра используется сварка или фланцевые соединения.
По тексту ГОСТ резьба трубная коническая должна обладать фиксированным соотношением среднего, внешнего и внутреннего диаметра с длиной резьбы. При этом разделяются рабочая и полная длина наружной резьбы. Однако допустимы и резьбы меньшей длины. При этом соотношение рабочей длины резьбы к полной длине, которую имеет наружная резьба коническая трубная ГОСТ регламентирует жестко. Логично, в общем — резьбовое соединение, которое держится лишь на двух-трех крайних нитках, может обеспечить герметичность, но явно не будет обладать достаточной прочностью.
Обозначение трубной конической резьбы тоже определяется ГОСТом. Туда входит буква R, собственно, и обозначающая, что мы имеем дело с наружной конической трубной резьбой, и размер резьбы. Левые резьбы, как и в случае цилиндрических резьбовых соединений, помечаются буквами LH.
Внутренняя коническая резьба помечается буквой Rc, внутренняя цилиндрическая — Rp. При чем здесь цилиндрическая? Дело в том, что часто наружные конические резьбы используются в паре именно с цилиндрическими внутренними соответствующего шага.

Давайте остановимся чуть подробнее на том, какое может иметь резьба трубная коническая обозначение в разных случаях.

Нарезание резьбы - одна из наиболее распространенных операций в металлообработке. Для ее выполнения в несерийном производстве используются универсальные токарно-винторезные станки. Эти станки работают с заготовками в виде тел вращения и небольшими деталями несимметричной формы, которые можно установить на планшайбе станка. В других случаях резьбу получают фрезерованием, накатыванием и прочими способами.

Резцы для нарезания резьбы имеют в качестве режущей кромки пластины из быстрорежущих сталей и твердых сплавов. Для предварительных операций применяются пластины из сплавов Т15К6, Т14К8 и их аналоги, а для чистовых - Т30К4 и Т15К6. В обработке чугунных заготовок высокую эффективность показывают элементы из сплавов В2К, ВК3М, ВК4, ВК6М.

Нарезание внутренней резьбы

Для внутренней резьбы помимо резцов используются метчики и гребенки . Метчик представляет собой инструмент в виде стержня с резьбой, выполненный из закаленной стали. На поверхности стрежня вдоль его оси имеются фрезерованные канавки, благодаря которым резьба имеет режущие кромки. Хвостовая часть метчика имеет квадратное сечение, которое позволяет закрепить его в патроне или воротке.

В ходе нарезания резьбы металл не только срезается в стружку, но и пластически деформируется из-за врезания инструмента, и внутренний диаметр отверстия увеличивается. С учетом этой особенности диаметр отверстия под резьбу рассчитается путем вычитания из наружного диаметра метчика шага резьбы.

Существует множество различных метчиков, из которых распространение получили гаечные, ручные и машинные. Для нарезания резьбы при помощи метчика деталь закрепляется на станке, в ней сверлится отверстие и шпиндель настраивается на требуемое число оборотов. Метчик, установленный в задней бабке, за счет движения пиноли вводится в отверстие, и деталь совершает вращение.

Нарезание конусной резьбы

Из конических резьб наиболее широко используется стандартная, имеющая профиль, симметричный по отношению к нормали к оси конуса. Для нарезания такой резьбы используются те же методы, что и для обычной цилиндрической резьбы.

Для наружной конической резьбы производится обточка по наружному диаметру на конус. Это легко выполнить резьбовыми резцами на токарно-винторезном станке при помощи копировальной линейки, однако этот способ отличается низкой производительностью.

На токарно-револьверных станках нарезание конической резьбы выполняется при помощи плашек. Если требуется получить высокоточную резьбу, то используются резьбонарезные головки с плашками различной формы. В ходе выполнения операции плашки автоматически раздвигаются.

Также для конической резьбы применяются накатные ролики, которые позволяют выполнить накатывание резьбы. Для внутренней конической резьбы используются метчики специальной конструкции.

Настройка токарного станка для нарезания резьбы

Для выполнения токарной резьбы с заданными параметрами необходимо точно настроить станок. В первую очередь требуется связать вращение шпинделя с перемещением суппорта. Продольная подача за оборот шпинделя должна равняться шагу резьбы.

Токарно-винторезные станки позволяют настроить подачу резца за счет сцепления зубчатых колес их гитары подачи и коробки подачи. Имеется большое количество комбинаций сцепления этих колес, что позволяет настроить станок на любую нарезаемую резьбу.

Не режется резьба на токарном станке с ЧПУ - основные ошибки

1. не режет совсем (горит пуск – оси не едут – скорее всего нет ответа о скорости вращения шпинделя от датчика или не запущено вращение шпинделя)
2. не попадает в витки (наличие большого механического люфта, проскальзывание датчика энкодера или его кинематики)
3. режет резьбу с шагом, отличающимся от заданного (проверяем цикл резьбонарезания, максимальную скорость подачи при резьбонарезании, работа в мм)
Общие проверки
-проверить программу нарезания резьбы, заход и отход согласно руководству по эксплуатации (текст предоставить для анализа)
-проверить соответствие материала, резца, оборотов шпинделя, подачи, диапазона шпинделя
-(шаг резьбы, мм) * (кол-во оборотов шпинделя об/мин) не должно превышать максимальной скорости рабочей подачи по оси (P1430) => уменьшить скорость вращения шпинделя (проблема возникает при нарезании крупной резьбы с шагом больше 8-10 мм)
- проверить крепление электрических кабелей (разъемов) и самих кабелей от энкодера до ЧПУ
-проверить крепление энкодера на шпиндельной бабке, муфты энкодера, шестерни на валу энкодера в шпиндельной бабке
-Проверить параметр и установленное значение импульсов датчика шпинделя за 1 оборот. P3720=4096 импульсов
* параметры указаны для ЧПУ Fanuc 0i серии

Стандарт устанавливает диаметры отверстий под нарезание трубной конической резьбы по ГОСТ 6211-69 в изделиях из сталей по ГОСТ 380-71, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 1050-74, ГОСТ 5058-75 и ГОСТ 5632-72 (кроме сплавов на никелевой основе) и меди по ГОСТ 859-66.

Обозначение:	ГОСТ 21350-75
Название рус.:	Отверстия под нарезание трубной конической резьбы. Диаметры
Статус:	действует
Заменяет собой:	МН 5389-64
Дата актуализации текста:	05.05.2017
Дата добавления в базу:	01.09.2013
Дата введения в действие:	01.01.1977
Утвержден:	12.02.1975 Госстандарт СССР (USSR Gosstandart 3877)
Опубликован:	Издательство стандартов (1976 г.) ИПК Издательство стандартов (2003 г.)
Ссылки для скачивания:

ОТВЕРСТИЯ ПОД НАРЕЗАНИЕ
ТРУБНОЙ КОНИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ

ДИАМЕТРЫ

ГОСТ 21350-75

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СТАНДАРТОВ
СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР

Москва

РАЗРАБОТАН, ВНЕСЕН И ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Всесоюзным научно-исследовательским институтом по нормализации в машиностроении (ВНИИНМАШ)

И.о. директора Герасимов Н.Н.

Руководитель темы и исполнитель Зарослова М.П.

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 12 декабря 1975 г. № 3877

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ОТВЕРСТИЯ ПОД НАРЕЗАНИЕ ТРУБНОЙ КОНИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ

Диаметры

Holes for threading pipe taper screw thread.
Diameters

ГОСТ
21350-75

Взамен
МН 5389-64

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 12 декабря 1975 г. № 3877 срок действия установлен

с 01.01.77

1. Настоящий стандарт устанавливает диаметры отверстий под нарезание трубной конической резьбы по ГОСТ 6211 -69 в изделиях из сталей по ГОСТ 380 -71, ГОСТ 4543-71 , ГОСТ 1050 -74, ГОСТ 5058-75 и ГОСТ 5632-72 (кроме сплавов на никелевой основе) и меди по ГОСТ 859 -66.

2. Диаметры отверстий с развертыванием на конус и их предельные отклонения должны соответствовать указанным на черт. 1 и в табл. 1.

Таблица 1

Размеры в мм

	Число ниток на 1 ²	Шаг Р	Диаметр отверстия				Глубина сверления l
			d c		d o
			Номин.	Пред. откл.	Номин.	Пред. откл.
		0,907	8,10	0,20	8,57	0,10
		1,337	10,80	0,24	11,45
		1,337	14,30		14,95
		1,814	17,90		18,63
		1,814	23,35	0,28	24,12
		2,309	29,35	0,28	30,29
1 1/4			37,80	0,34	38,95
1 1/2			43,70	0,34	44,85
			55,25	0,40	56,66

Примечание. Для резьб с номинальным размером свыше 2 ² номинальные диаметры отверстий d o и их предельные отклонения должны быть равны установленным ГОСТ 6211 -69 для внутреннего диаметра резьбы.

3. Диаметры отверстий без развертывания на конус и их предельные отклонения должны соответствовать указанным на черт. 2 и в табл. 2.

4. Допускается под нарезание трубной конической резьбы применять отверстия других диаметров, полученных на основании экспериментальных данных.

5. Диаметры сверл для отверстий под нарезание резьбы указаны в рекомендуемом .

Таблица 2

Размеры в мм

Номинальный размер резьбы в дюймах	Число ниток на 1 ²	Шаг Р	Диаметр отверстия d c		Глубина сверления l
Номинальный размер резьбы в дюймах	Число ниток на 1 ²	Шаг Р	Номин.	Пред. откл.	Глубина сверления l
1 / 8		0,907	8,25	0,20
1 / 4		1,337	11,05	0,24
3 / 8		1,337	14,50	0,24
1 / 2		1,814	18,10	0,28
3 / 4		1,814	23,60
		2,309	29,65
1 1 / 4			38,30	0,34
1 1 /2			44,20	0,34
			56,00	0,40

Диаметры сверл для отверстий под нарезание трубной конической резьбы

Размеры в мм

Номинальный размер резьбы в дюймах

Число ниток на 1 ²

Шаг Р

Диаметр сверла для отверстия

с развертыванием на конус

без развертывания на конус

1 / 8

0,907

1 / 4

1,337

10,8

11,1

3 / 8

14,25

14,5

1 / 2

1,814

3 / 4

23,25

2,309

1 1 / 4

38,25

1 1 /2

Наиболее распространенным в США типом трубной резьбы является стандарт NPT, с которым можно столкнуться при покупке труб и американского производства. Данный стандарт применяется в соединениях, от которых требуется повышенная герметичность при работе в условиях сильного давления циркулирующей по трубопроводу среды.

В статье мы рассмотрим коническую NPT резьбу, изучим ее типоразмеры и параметры, а также подберем взаимозаменяемый отечественный стандарт.

Cодержание статьи

Общая информация, маркировка

Трубная коническая резьба класса NPT существует в двух конфигурациях – наружная и внутренняя. Штуцер трубы с такой резьбой имеет форму суженного конуса, за счет такой структуры обеспечивается повышенная прочность соединения двух элементов трубопровода между собой.

Для соединения двух труб коническая резьба формируется на штуцерах каждой из них, при этом на одной нарезается внутренний, а на другой – внешний конус. Угол наклона конуса унифицирован и составляет 3 0 34’49”, что равно конусности (С)1:16.

Существует два типа размерности конической резьбы – дюймовая и метрическая, в зависимости от которых отличается номенклатурное обозначение NPT соединения на схемах и чертежах. Если одна из сторон трубы либо фитинга, на которой нарезан конус, метрическая, используется аббревиатура NPT-E, если же обе стороны соединяемых конусов дюймовые дополнительная аббревиатура не используется и указывается просто NPT.

Технические требования к размерам и конфигурации NPT резьбы приведены в следующих международных стандартах:

ANSI/ASME B36.10M;
BS 1600, 10255;
DIN 2999.

Также существуют отечественные нормативные докумены на коническое соединение:

ГОСТ №6111-52 “Резьба коническая дюймовая с углом профиля 60 градусов”;
ГОСТ №6211-81 “Основные нормы взаимозаменяемости – резьба трубная коническая”.

На сегодняшний день в специализированных магазинах представлено широкое количество переходников и , имеющих с одной стороны цилиндрическую, а с другой – коническую нарезку, что позволяет без проблем использовать трубы с штуцерами американского стандарта.

Трубная коническая NPT резьба (видео)

Схема и технические характеристики

Профиль конической резьбы представлен на нижеприведенной схеме, на которой обозначены:

d (наружный тип резьбы), D (внутренний тип) – внешний диаметр;
d1, D1 – внутренний диаметр;
d2, D2 – средний (промежуточный) диаметр;
p – шаг профиля;
f – угол конуса;
H- высота исходного треугольника;
Н1 – рабочая высота профиля;
R – радиус закругления впадины и вершины;
C – срез впадины и вершины.

Резьба NPT имеет стандартные размеры от 1/16 до 24″, при этом данное обозначение указывает не на внешний диаметр штуцера, а на пропускной диаметр трубы, на которой нарезается коническое соединение.

Рассмотрим основные параметры наиболее распространенных NPT соединений:

Типоразмер (“)	Количество витков профиля на дюйм (шт)	Длина (мм)		Диаметр (мм)
Типоразмер (“)	Количество витков профиля на дюйм (шт)	Рабочая	От торца до плоскости	D=d	D1=d1	D2=d2
1/16	27	6.5	4.06	7.89	6.389	7.142
1/8	27	7	4.57	10.27	8.77	9.52
1/4	18	9.5	5.10	13.58	11.31	12.45
3/8	18	10.5	6.10	17.06	14.80	15.93
1/2	14	13.5	8.13	21.22	18.32	19.78
3/4	14	14.0	8.61	26.57	23.67	25.12
1	11.5	17.5	10.16	33.23	29.70	31.47
1 1/4	11.5	18	10.67	41.99	38.46	40.22
1 1/2	11.5	18.5	10.67	48.06	44.52	46.30
2	11.5	19	11.08	60.10	56.56	58.33

Независимо от типоразмера, угол вершины профиля всегда составляет 60 градусов, а его теоретическая высота – 0.86 мм.

Технология нарезки

В промышленных условиях резьба NPT формируется на специальных резьборезных станках. Основным рабочим инструментом такого оборудования является , который закреплен на вращающемся шпинделе, при этом обрабатываемая труба неподвижно фиксируется на столе станка.

Процесс нарезки состоит из следующих этапов:

Устанавливается требуемое направление и скорость вращения шпинделя, в посадочном гнезде закрепляется заготовка.
На шпиндель монтируется метчик требуемого типоразмера, его головка фиксируется поддерживающим зажимом.
Включается электропривод станка.
Посредством управляющего рычага резьбонарезная головка перемещается к обрабатываемой трубе.
Автоматический ролик фиксирует и сопоставляет инструмент и заготовку, происходит автоматическая нарезка резьбы заданной конфигурации.
По завершению хода метчика суппорт поднимается вверх, электропривод отключается и заготовка демонтируется со станка.

Использование: способ обеспечивает повышение производительности при нарезании конической резьбы при помощи гребенчатой конической фрезы. Сущность изобретения: способ нарезания конической резьбы заключается в том, что ось конической гребенчатой фрезы 1 устанавливают параллельно оси заготовки 2. Фрезе 1 задают вращение, радиальную подачу на врезание и продольную подачу. Заготовка в процессе обработки вращается с заданной частотой. Отвод фрезы 1 от заготовки начинают до завершения, а заканчивают в момент завершения одного оборота заготовки. За счет этого исключается перебег инструмента. 3 ил.

Изобретение относится к способам нарезания резьбы на наружной и внутренней конических поверхностях. Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности обработки за счет сокращения времени на производительности обработки за счет сокращения времени на перебег инструмента. На фиг. 1 изображена схема установки и обработки конических резьб предлагаемым способом; на фиг. 2 - позиция "I" на фиг. 1; на фиг. 3 - схема конической резьбы, полученной предлагаемым способом. Конический многониточный инструмент (см. фиг. 1), например, фреза 1 установлена в отверстие заготовки 2 так, чтобы его ось была параллельна оси резьбы. Угол конуса фрезы совпадает по величине с углом конуса нарезаемой резьбы. Фрезе сообщается вращательное движение резания и движение врезания, благодаря которому фреза занимает свое рабочее положение. Одновременно заготовке сообщается медленное вращение n 3 , а фрезе - согласованное с этим вращением движение подачи S. Величина подачи равна величине шага Р резьбы за один оборот заготовки. Обработка начинается и заканчивается в точке 2 (см. фиг. 3), а в точке 1 начинает осуществляться начало отвода фрезы из зоны обработки. Таким образом в зоне отвода инструмента витки резьбы, которые представляют собой вне зоны "1-2" набор окружностей и переходных кривых в зоне "1-2" отвода инструмента, стыкуются друг с другом. При этом, кривая, по которой располагаются резьбовые витки, очень близка к спирали Архимеда (см. фиг. 3), по которой располагаются витки обычной конической резьбы. Из фиг. 2 видно, что а = Р sin /2, где а - шаг спирали; Р - шаг нарезаемой резьбы; - угол конуса нарезаемой резьбы. Так, например, для резьбы с шагом Р= 1 мм и углом конуса = 3 о, шаг спирали "а" составит величину: а = 1 sin 1,5 о = 0,026 мм Таким образом, погрешность формы витка не превышает 0,026 мм, что вполне можно скомпенсировать при затяжке резьбы и обеспечить ее надежную герметичность. Поскольку фреза шлифуется по наружной поверхности, то угол конуса получается с очень высокой точностью, что обеспечивает хорошее прилегание элементов соединения, а следовательно и его герметичность. Из фиг. 3 видно, что отвод фрезы начинается в точке 1 и заканчивается в точке 2, где и завершается обработка. Отсутствие перебега сокращает путь резания, а следовательно повышает производительность обработки. Таким способом обрабатывается как наружная, так и внутренняя резьба. П р и м е р. Необходимо обработать внутреннюю коническую дюймовую резьбу К2 ГОСТ 6111-52. Эта резьба имеет внутренний диаметр 56,558 мм, угол конуса = 1 о 47"24", рабочую длину свинчивания 19 мм, шаг Р= 2,209 мм. Для обработки такой резьбы используем резьбофрезерный станок и фрезу с углом конуса = 1 о 47"24" и диаметром Д= 50 мм, что позволяет разместить фрезу внутри заготовки. Фрезу вводим внутрь заготовки, закрепленной на станке, сообщаем ей вращение с частотой 350 об/мин, что соответствует скорости резания, допустимой для фрез из быстрорежущей стали. Далее фрезе сообщаем движение врезания на глубину профиля резьбы и, одновременно с этим, заготовке сообщаем медленное вращение П 3 = 20 об/мин, а фрезе осевую подачу, равную одному шагу резьбы на оборот заготовки, т. е. S= 2,209 мм/об. Принимаем зону отвода инструмента, равной 0,2 от оборота, что соответствует значению величины перебега при обычной схема обработки цилиндрических резьб, которое можно реализовать на резьбофрезерных станках.

Формула изобретения

СПОСОБ НАРЕЗАНИЯ КОНИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ, при котором берут гребенчатую коническую фрезу, ось которой располагают параллельно оси вращающейся заготовки, задают фрезе вращение, радиальную подачу на глубину резания, продольную подачу и осуществляют отвод фрезы от заготовки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, отвод фрезы от заготовки начинают до завершения, а заканчивают в момент завершения одного оборота заготовки.