Виды резьбовых. Какой бывает резьба: виды и параметры. Как определить параметры резьбы

Виды и характеристики резьб.

Классификация и основные признаки резьб:

• единица измерения диаметра (метрическая, дюймовая, модульная, питчевая резьба)
• расположение на поверхности (наружная и внутренняя резьба)
• направление движения винтовой поверхности (правая, левая);
• число заходов (одно- и многозаходная), например двузаходная, трёхзаходная и т. д.;
• профиль (треугольный, трапецеидальный, прямоугольный, круглый и др.);
• образующая поверхность на которой расположена резьба (цилиндрическая резьба и коническая резьба);
• назначение (крепёжная, крепёжно-уплотнительная, ходовая и др.).

Основные параметры резьбы и единицы измерения

Профиль резьбы - это контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ось резьбовой детали. ГОСТ 9150-81 и ГОСТ 8724-81 устанавливают единый номинальный профиль для цилиндрических метрических резьб диаметром до 600 мм, включая резьбы диаметром менее 1 мм. Номинальный профиль резьбы и его элементы показаны на рис. 1. Впадина наружной резьбы (рис. 2) может быть плоскосрезанной или закругленной: R max = 0,144Р , R min = 0,108Р , где R - радиус впадины; Р - шаг резьбы.

Рис. 2. Впадины резьбы болта и гайки.

Резьбы определяются следующими основными параметрами: наружным, средним и внутренним диаметрами; шагом; углом профиля; углом наклона сторон профиля.

Наружный диаметр резьбы d (см. рис. 1) -диаметр цилиндра, описанного относительно вершин наружной резьбы (или впадин внутренней резьбы).

Внутренний диаметр d 1 - диаметр цилиндра, вписанного в вершины внутренней резьбы (или впадины наружной резьбы).

Номинальные значения d и dx для наружной и внутренней резьбы одинаковые.

Средний диаметр d 2 - диаметр воображаемого цилиндра, поверхность которого пересекает витки резьбы таким образом, что ширина витков и ширина впадин равны.

Шаг резьбы Р - расстояние между параллельными сторонами двух рядом лежащих витков резьбы крепежа, измеренное вдоль оси. ГОСТ 8724-81 устанавливает диаметры в диапазоне 0,25...600 мм и шаги 0,075...6 мм. Метрические резьбы могут иметь крупный шаг (при диаметрах 0,25...68 мм) и мелкий шаг (при диаметрах 1...600 мм).

Угол профиля α - угол между боковыми сторонами профиля, измеренный в осевой плоскости. Угол наклона сторон профиля β - угол между стороной профиля и перпендикуляром к оси резьбы. Для резьб с симметричным профилем β = 0,5α . Для резьб с асимметричным профилем, например для упорной или конической, угол наклона каждой стороны определяется независимо.

Высота исходного треугольника Н - высота остроугольного профиля, полученного при продолжении боковых сторон профиля до их пересечения. Рабочая высота профиля Н 1 - высота плоскосрезанного теоретического профиля, равная полуразности наружного и внутреннего диаметров. Для метрических резьб Н = 0,866025×Р , Н 1 = 0,54126×Р .

Ход P h - величина относительного перемещения исходной средней точки по винтовой линии резьбы на угол 360°; P h =P ×n , где n - число заходов.

В действительности высота соприкосновения меньше, так как система допусков предусматривает определенные зазоры, например, по внутренним диаметрам резьбы гайки и болта.

Рабочая высота витка Н 1 - наибольшая высота соприкосновения; наименьшая выcота соприкосновения обозначается Н 1 min . Для резьбы с плоскосрезанным профилем Н 1 и Н 1 min определяют наибольшее и наименьшее перекрытие витков резьбы болта и гайки.

Угол подъёма резьбы (винтовой линии)

Для многозаходных резьб в числителе этой формулы следует подставлять вместо Р произведение n 0 P , где n 0 - число заходов. Длина свинчивания (высота гайки Н ) - длина (высота) соприкосновения поверхностей болта и гайки, измеренная вдоль оси.

Обозначается метрическая резьба буквой M (от англ. metric system, метрическая система мер). Резьба с номинальным диаметром 32 мм с крупным шагом обозначается как М32; резьба с номинальным диаметром 16 мм с мелким шагом – М16x1,5; для обозначения левой резьбы в конце добавляются буквы LH.

Виды резьб:

- с шагом и основными параметрами резьбы в долях метра .

Имеет широкое применение с номинальным диаметром от 1 до 600 мм и шагом от 0,25 до 6 мм. Профиль - равносторонний треугольник (угол при вершине 60°) с теоретической высотой профиля Н=0,866025404Р. Все параметры профиля измеряются в долях метра (миллиметрах).

Стандарты:

• ГОСТ 24705-2004 (ИСО 724:1993) - Резьба метрическая. Основные размеры.
• ГОСТ 9150-2002 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Профиль.
• ГОСТ 8724-2002 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Диаметры и шаги.
• ISO 965-1:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 1. Принципы и основные характеристики.
• ISO 965-2:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 2. Предельные размеры резьб для болтов и гаек общего назначения. Средний класс точности.
• ISO 965-3:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 3. Отклонения для конструкционной резьбы.
• ISO 965-4:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 4. Предельные размеры для наружных винтовых резьб, гальваницированных горячим погружением, для сборки с внутренними винтовыми резьбами, нарезанными метчиком с позиции допуска H или G после гальванизации.
• ISO 965-5:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 5. Предельные размеры для внутренних винтовых резьб винтов для сборки с наружными винтовыми резьбами, гальванизированными горячим погружением, с максимальным размером позиции допуска h до гальванизации.
• ISO 68-1 - Резьбы винтовые ISO общего назначения. Основной профиль. Метрическая резьба.
• ISO 261:1998 - Резьбы метрические ИСО общего назначения. Общий вид.
• ISO 262:1998 - Резьбы ISO метрические общего назначения. Выбранные размеры для винтов, болтов и гаек.
• BS 3643 - ISO metric screw threads.
• DIN 13-12-1988 - Резьбы метрические ИСО основные и прецизионные диаметром от 1 до 300 мм. Выбор диаметров и шагов.
• ANSI B1.13M , ANSI B1.18M - Метрическая резьба М с профилем базирующимся на стандарте ISO 68.

Условное обозначение: буква M (metric), числовое значение номинального диаметра резьбы (d, D на схеме, оно же внешний диаметр резьбы на болте) в миллиметрах, числовое значение шага (для резьбы с мелким шагом) (P на схеме) и буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 16 мм с крупным шагом обозначается как M16; резьба с номинальным диаметром 36 с мелким шагом 1,5 мм - М36х1,5; такая же по диаметру и шагу но левая резьба М36х1,5LH.

- все параметры резьбы выражены в дюймах (чаще всего обозначается двойным штрихом, ставящимся сразу за числовым значением, например, 3" = 3 дюйма), шаг резьбы в долях дюйма (дюйм = 2,54 см). Для трубной дюймовой резьбы размер в дюймах характеризует условно просвет в трубе, а наружный диаметр, на самом деле, существенно больше.

Метрическая и дюймовая резьба применяется в резьбовых соединениях и винтовых передачах.

Шаг резьбы измеряется модулем (m). Чтобы получить размер в миллиметрах достаточно модуль умножить на число пи (π).

Питчевая резьба - шаг резьбы измеряется в питчах (p"). Для получения числового значения (в дюймах) достаточно число пи (π) разделить на питч.

Модульная и питчевая резьба применяется при нарезании червяка червячной передачи. Профиль витка модульного червяка может иметь вид архимедовой спирали , эвольвенты окружности , удлинённой или укороченной эвольвенты и трапеции .

• шаг (P) - расстояние между одноимёнными боковыми сторонами профиля, измеряется в долях метра , в долях дюйма или числом ниток на дюйм - это знаменатель обыкновенной дроби, числитель которой является дюймом. Выражается натуральным числом (например; 28, 19, 14, 11);
• наружный диаметр (D, d), диаметр цилиндра, описанного вокруг вершин наружной (d) или впадин внутренней резьбы (D);
• средний диаметр (D 2 , d 2), диаметр цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы таким образом, что её отрезки, образованные при пересечении с канавкой, равны половине номинального шага резьбы;
• внутренний диаметр (D 1 , d 1), диаметр цилиндра, вписанного во впадины наружной (d 1) или вершины внутренней резьбы (D 1);
• ход (P h) величина относительного перемещения исходной средней точки по винтовой линии резьбы на угол 360°

где n - число заходов;

• высота исходного треугольника резьбы (H);
• срез резьбы (с);
• угол конуса конической резьбы (φ);
• угол подъёма резьбы (ψ):

Конусность 1:16 (угол конуса φ=3°34’48"). Предназначена для обеспечения герметичности и стопорения резьбы без применения дополнительных средств. Существует два варианта резьбового конического соединения: коническая наружная резьба с конической внутренней резьбой и коническая наружная резьба с цилиндрической внутренней резьбой.

Стандарт: ГОСТ 25229-82 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая коническая.

Условное обозначение: буквы MK, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 24 мм с шагом 1,5 мм обозначается как MK 24x1,5 .

Цилиндрическая, MJ

Цилиндрическая резьба основана на метрической резьбе (М ) с номинальным диаметром от 1,6 до 200 мм и углом профиля при вершине 60°, предназначена для аэрокосмической техники и других применений требующих высокую усталостную прочность и жаропрочность. Для обеспечения этих свойств впадина резьбы на наружной резьбе имеет увеличенный радиус от 0,15011P до 0,180424P. Внутренняя резьба MJ совместима с внешней резьбой M при совпадении номинального диаметра и шага.

Стандарты:

• ГОСТ 30892-2002 (ИСО 5855-1-99, ИСО 5855-2-99, ИСО 5855-3-99) - Резьба метрическая с профилем MJ. Профиль, диаметры и шаги, допуски
• ISO 5855-1:1999 - Aerospace - MJ threads - Part 1: General requirements
• ISO 5855-2:1999 - Aerospace - MJ threads - Part 2: Limit dimensions for bolts and nuts
• ISO 5855-3:1999 - Aerospace - MJ threads - Part 3: Limit dimensions for fittings for fluid systems
• ANSI/ASME B1.21M-1997 (R2003) - Метрическая резьба. MJ профиль. (англ. Metric Screw Threads - MJ Profile ).

Условное обозначение: буквы MJ, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, поле допуска среднего диаметра и поле допуска диаметра выступов. Например, наружная резьба с номинальным диаметром 6 мм, шагом 1 мм, полем допуска среднего диаметра 4h и полем допуска диаметра выступов 6h обозначается как MJ6x1-4h6h на поверхности вала.

Основная статья: Резьба трубная цилиндрическая, G

Дюймовая резьба основанная на резьбе BSW (British Standard Whitworth) и соответствует резьбе BSP (British standard pipe thread) , имеет четыре значения шагов 28,19,14,11 ниток на дюйм. Угол профиля при вершине 55°, теоретическая высота профиля Н=0,960491Р.

Стандарты: ГОСТ 6357-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная цилиндрическая. ISO R228 , EN 10226 , DIN 259 , BS 2779 , JIS B 0202 .

Условное обозначение: буква G, числовое значение условного прохода трубы в дюймах (inch), класс точности среднего диаметра (А, В), и буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 1 1/8", класс точности А - обозначается как G1 1/8-A. Следует иметь в виду, что номинальный размер резьбы соответствует просвету трубы в дюймах. Наружный диаметр трубы находится в некоторой пропорции с этим размером.

Дюймовая резьба с конусностью 1:16 (угол конуса φ=3°34’48"). Угол профиля при вершине 55°, теоретическая высота профиля Н=0,960491Р.

Стандарты: ГОСТ 6211-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная коническая. ISO R7 , DIN 2999 , BS 21 , JIS B 0203 .

Условное обозначение: буква R для наружной резьбы и Rc для внутренней, числовое значение номинального диаметра резьбы в дюймах (inch), буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 1 1/4" - обозначается как: R1 1/4".

Круглая для санитарно-технической арматуры, Кр

Профиль круглой резьбы образован окружностями, на вершинах и впадинах, соединёнными прямыми с углом профиля при вершине 30°. Резьба применяется для шпинделей, вентилей, смесителей, туалетных и водопроводных кранов.

Стандарт: ГОСТ 13536-68 Резьба круглая для санитарно-технической арматуры. Профиль, основные размеры, допуски.

Условное обозначение круглой резьбы: буквы Кр, номинальный диаметр резьбы, шаг и обозначение стандарта.

Трапецеидальная, Tr

Метрическая резьба с углом профиля при вершине 30°, теоретическая высота профиля Н=0,866Р.

Стандарт: ГОСТ 9484-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная. Профили. ГОСТ 24737-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная однозаходная. Основные размеры. ГОСТ 24738-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная однозаходная. Диаметры и шаги. 24739-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная многозаходная.

Условное обозначение однозаходной резьбы: буква Tr (trapezoidal), числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение поля допуска. Например, однозаходная наружная резьба с номинальным диаметром 50 мм с шагом 8 мм обозначается как Tr50х8-7е; такая же по диаметру и шагу, но левая резьба Tr50х8LH-7е.

Упорная, S

Метрическая резьба с углом наклона боковых сторон профиля 30° и 3°.

Стандарт: ГОСТ 10177-82 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба упорная. Профиль и основные размеры. Условное обозначение резьбы: буква S, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение поля допуска.

Условное обозначение многозаходной резьбы: буква S, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение хода, в скобках Р с числовым значением шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение поля допуска.

Упорная усиленная, S45°

Резьба с углом наклона боковых сторон профиля 45° и 3°, с номинальным диаметром от 80 до 2000 мм.

Условное обозначение резьбы: буква S, значение угла 45°, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение Тт.

Эдисона круглая, E

Применяется для электротехнических изделий, например цоколь ламп накаливания, см. также цоколь Эдисона.

Стандарт: ГОСТ 6042-83 Резьба Эдисона круглая. Профили, размеры и предельные размеры.

Условное обозначение резьбы: Буква E, номер резьбы, если резьба для неметаллических элементов буква N через наклонную черту (/) и номер ГОСТа, например E 27 ГОСТ 6042-83 или E 27/N ГОСТ 6042-83.

В технике резьбой называются выступы и впадины расположенные поочерёдно на поверхности тела вращения по винтовой линии. На все применяемые резьбы общего назначения, равно как и их определения, разработаны стандарты.

В такой отрасли промышленности, как машиностроение, чаще всего используется метрическая резьба , имеющая довольно крупный шаг. Она отличается прочностью соединений, реализуемых с ее помощью, износостойкостью и малой чувствительностью к ошибкам изготовления. В большинстве случаев на крепежных резьбовых деталях нарезается однозаходная правая резьба, а резьба левая используется редко.

Этот тип крепежной резьбы в нашей стране является основным. Её профиль является треугольным, угол которого составляет 60° . Согласно действующим в России стандартам размеры всех ее элементов указываются в миллиметрах.

Если предполагается, что соединение будет подвергаться серьезным ударным нагрузкам, выбирается крупный шаг резьбы. В тех случаях, когда стенки деталей имеют небольшую толщину или же требуется обеспечить высокую герметичность соединения, то используется резьба с шагом меньшего значения. Помимо этого она используется в установочных и регулировочных гайках и винтах. Меткая резьба обеспечивает точную регулировку и практически повсеместно используется в различных измерительных инструментах (например, а микрометрах). Новые машины и механизмы разрабатываются с применением только метрической резьбы.

Тот тип резьбы характеризуется треугольным профилем, однако он, в отличие от резьбы метрической, имеет угол не 60° , а 55° . Кроме того, для задания номинальных размеров используется такая единица измерения, как дюйм, который равен 25,4 миллиметрам, а шаг указывается количеством витков, которое приходится на 1 дюйм длины.

В России детали дюймовой резьбой применяются только для ремонта машин и оборудования иностранного производства. Использование в новых отечественных конструкциях дюймовой крепежной резьбы не допускается действующими стандартами.

Индивидуальной особенностью этой разновидности резьбы является то, что ее профиль, так же, как и профиль метрической резьбы, представляет собой равнобедренный треугольник, однако угол при вершине составляет не 60° , а 55° .

Трубная резьба используется для того, чтобы соединять между собой трубы, а также различные детали с тонкими стенками, имеющие цилиндрическую форму.

Профиль этого типа резьбы такой же, как и у резьбы дюймовой. Для диаметров от 6 дюймов до 16 дюймов она стандартизована. Основная сфера ее применения – создание резьбовых соединений воздушных, водяных, масляных и топливных трубопроводов станочного и другого оборудования.

Эта резьба характеризуется профилем в виде равнобокой трапеции, с геометрическим углом между её боковыми гранями равным 30° . Основным назначением трапецеидальной резьбы является преобразование движения вращения в поступательное движение тогда, когда соединение испытывает значительные нагрузки. Она может быть как правой, так и левой, однозаходной и многозаходной.

Эта резьба отличается тем, что ее профиль представляет собой неправильную трапецию. Её боковые стороны имеют наклоны по отношению к оси резьбы, которые составляют 3° и 30° .

Существует также и упорная усиленная стандартизованная резьба, которая имеет угол наклона одной из сторон равный 45° . Она используется для диаметров от 80 до 2000 миллиметров.

Этот тип резьбы имеет ограниченное применение и не стандартизован. Из всех типов она имеет наибольший коэффициент полезного действия, однако ее изготовление представляет определенную сложность из-за геометрической формы профиля. Кроме того, по показателям её прочности она ниже, чем у резьбы других типов.

Профиль резьбы этого типа представляет собой дуги, соединенные между собой прямыми линиями. Она стандартизована, а угол между сторонами ее профиля составляет 30° . Сфера применения этой резьбы ограничивается трубопроводной арматурой, креплением крюков подъемных кранов. Иногда она используется для соединения деталей, которым предстоит функционировать в условиях воздействия весьма агрессивной внешней среды.

В машиностроении применяют два типа соединений - разъемные и неразъемные. Первый тип получается благодаря клепкам и болтовым креплениям, такой способ наиболее распространен. Второй тип получается при помощи сварного шва, пайки припоем, а также склеивания деталей. Если детали скрепляются первым способом, используют специальные резьбы по металлу, которые бывают разных видов.

Резьба на металле

Профиль резьбы различного материала представляет собой сечение плоскости, проходящей вдоль оси заготовки. К основным характеристикам относят:

1. Внешний диаметр представляет собой размеры по вершинам у цилиндра, а также впадин у внутренних поверхностей. У трубной резьбы диаметр обозначается условно в дюймах.
2. Внутренний диаметр - это параметр резьбы, указывающий размеры вписываемого цилиндра по вершинам внутренних резьбовых профилей, либо по впадинам внешних соединений.
3. Шаг - это расстояние между сторонами двух витков, лежащих рядом, которое измеряется вдоль оси детали.
4. Угол профиля представляет собой значение между сторонами треугольника профиля резьбы, который измеряют в осевой плоскости.
5. При продолжении сторон профиля получают высоту исходного треугольника.

Назначение

Резьбовые профили бывают наружными и внутренними. Они применяются для следующих целей:

• надежного закрепления частей механизма на необходимом расстоянии;
• создания герметичного соединения труб;
• предотвращения перемещения детали.

Виды резьбы

Цилиндрическая резьба по металлу классифицируется по размерам, положению на поверхности, числу заходов и области использования. В производстве выделяют:

• метрическую;
• дюймовую (условные обозначения размеров в дюймах);
• метрическую коническую;
• круглую;
• трапецеидальную;
• упорную.

Данные виды используются в промышленности для соединения деталей различных видов.

Метрическая

Такой вид резьбового профиля применяется для крепежных соединений. В результате соблюдения технических условий ее можно использовать как ходовую. В разрезе резьба имеет вид треугольника с равными боковыми сторонами, угол вершины которого равен 55°. Изготавливается с одним или несколькими заходами для увеличения прочности соединения деталей.

В промышленности выделяют резьбы с размерами от 0,25 мм до 600 мм, при шаге 0,25 мм до 6мм, правого и левого исполнения. Мелкий шаг применяется для тонкостенных поверхностей. В маркировке изделия присутствует буквенное обозначение М, размер, шаг, а также добавляют число заходов и вид исполнения.

Метрическая резьба

Дюймовая

Применяется такой тип резьбы для соединения труб и запорной арматуры. Наносится на металлические поверхности и пластик. Размеры указываются в дюймах, в разрезе имеет вид треугольника с равными сторонами с углом вершины 55°. Впадины и вершины удаляются для предотвращения притирания металла. Размерный ряд начинается от 3/16 до 4 дюймов.

Метрическая коническая

Данный резьбовой профиль наносят на заготовку конического вида по внутренней или внешней поверхности. По техническим условиям угол конусности составляет значение 1:16. Применяется в трубных креплениях для создания повышенной герметичности. На чертежах метрическая коническая резьба маркируется МК, затем указывается значения размера и шага.

Круглая

Круглая резьба используется в трубных крепежах, при соединении кранов, стыков и ответвлений. В документации маркируется Кр, после указаны номинальные размерные значения. В основании и на вершинах производятся округлый профиль с углом 30°.

Трапецеидальная

Резьбу такого вида считают ходовым. Отличается от аналогов свойством самостоятельного торможения. Данная характеристика достигается при вращательном движении гайки по валу, в результате которого появляется повышенное трение. Не требует использования дополнительных элементов для закрепления деталей.

Применяется трапецеидальная резьба для преобразования вращения в поступательное трапецеидальное. Используется в автомобильной технике, промышленном оборудовании, станках, робототехнике. Движение детали на валу проходит плавно без рывков. Номинальные размеры от 8 мм до 640 мм, при шаге от 1,5 мм до 12 мм. На схемах маркируется Тр, а после указываются основные параметры.

Упорная

Используется такой тип резьбового профиля для оборудования, на валах которого наблюдается повышенная осевая нагрузка. В разрезе представляет собой трапецию с расположением рабочей стороны под углом 3°, а другой под углом 30°. Обозначается латинской буквой S.

Упорная резьба

Достоинства и недостатки резьбовых соединений

К эксплуатационным преимуществам резьбового соединения относят:

1. Контроль над усилием при изготовлении профиля резьбы на заготовке.
2. В результате эффективного самоторможения происходит фиксирование в необходимом положении.
3. Простота сборки и разборки при помощи доступных инструментов.
4. Низкие затраты на изготовление.
5. Разновидности соединений.
6. Возможность крепления деталей большого размера.

Минусом резьбового соединения считают неравномерную нагрузку по линии профиля резьбы. Такое явление может привести к преждевременному разрушению первого витка, в результате повышенных эксплуатационных усилий. Также недостатком является эффект самостоятельного отвинчивания под действием вибраций.

Нарезание резьбы

Производится при помощи нескольких способов:

1. Резцом и резцовой гребенкой. Выполняется на станке при помощи необходимых резцов, благодаря этому получаются точные калиброванные измерительные приспособления. Используется редко из-за малой скорости изготовления.
2. При помощи накатной плашки, в результате проката по телу детали получают поверхность с резьбой. Получается при выдавливании на заготовке при помощи роликов.
3. Фрезеровка резьбового соединения удается при использовании специальных инструментов. Фреза врезается в заготовку, постепенно снижаясь на шаг резьбы.
4. Шлифовальным оборудованием изготавливают соединение для измерительного оборудования с высокой точностью.

Самостоятельно в условиях гаража можно изготовить внешний профиль крепежа, при этом следует выполнить следующие манипуляции:

1. Заготовку закрепить в тисках, ее диаметр должен соответствовать размеру внешней резьбы.
2. Подобрать плашку и закрепить в держателе.
3. При помощи напильника снять фаску с заготовки, затем промазать маслом.
4. Аккуратно опустить плашку на деталь.
5. Медленно поворачивая инструмент накручивать его до отметки необходимой длины резьбы.

Для внутренней нарезки применяют метчики и выполняют следующие манипуляции:

1. Используя справочные таблицы, уточнить необходимый диаметр сверла.
2. Закрепить заготовку в тисках, при помощи электрической дрели просверлить отверстие. При этом инструмент должен находиться под прямым углом. Углубление нужно сделать больше, чем размер профиля с учетом конуса метчика.
3. Заменив сверло на зенковку, снять фаску с поверхности отверстия.
4. Первый прогон выполняют инструментом первого номера, смазав маслом рабочую поверхность.
5. Два поворота метчиком чередуют с одним в противоположную сторону, для того чтобы предотвратить поломку инструмента и сброса стружки.
6. Далее повторяют прогон метчика второго и третьего номера. Номера указаны на хвостовике.

1. Для внешней резьбы с заготовки снять фаску, плашку устанавливать на нее под прямым углом, предварительно смазав маслом.
2. При перекосе обрезать и продолжить нарезку резьбы.
3. Перед тем как нарезать внутреннюю резьбу, просверлить отверстие при этом инструмент держать перпендикулярно. Снять фаску и смазать масло.
4. Чтобы предотвратить поломку метчика, не рекомендуется применять станки и оборудование для усиления.
5. При поломке инструмента следует использовать приспособления для удаления остатков из углубления.

Для получения качественного крепления необходимо соблюдать рекомендации и правила по нарезанию резьбы. Подбор качественного инструмента облегчит задачу и ускорит процесс.

Параметры, определяющие форму и размеры профиля резьбы (см. рис. 1):

• шаг резьбы Р;
• высота теоретического профиля Н - высота треугольного профиля с острыми углами, полученного при продолжении боковых сторон профиля до их пересечения;
• рабочая высота профиля h - высота, на которой нитки болта (винта) и гайки соприкасаются;
• угол профиля α - угол между прямолинейными боковыми сторонами профиля;
• угол наклона профиля - угол между боковой прямолинейной стороной и перпендикуляром к осевой линии резьбы.

Для резьб с симметричным профилем угол наклона профиля равен половине угла профиля.

Метрическая резьба (рис. 2) - основная треугольная крепежная резьба. Метрические резьбы бывают с крупными и мелкими шагами. Наиболее распространена метрическая резьба с крупным шагом, так как по сравнению с резьбами с мелкими шагами она оказывает меньшее влияние на износ и ошибки изготовления. Метрические резьбы с мелкими шагами по сравнению с резьбой с крупным шагом при одном и том же наружном диаметре обеспечивают детали большие прочность (глубина канавок резьбы меньше и внутренний диаметр резьбы больше) и надежность от самоотвинчивания (шаг резьбы, а следовательно, и угол подъема резьбы меньшие). Поэтому метрические резьбы с мелкими шагами применяют при изготовлении тонкостенных резьбовых деталей, служащих для регулирования и подверженных действию динамических нагрузок.

Дюймовая резьба (рис. 3), так же как и метрическая, - треугольная, крепежная. Ее применяют для замены резьбовых деталей старых и импортных машин, ввозимых из стран, в которых применяется дюймовая система мер (США, Англия и др.), и в некоторых особых случаях.

Метрическая коническая резьба

Метрическая коническая резьба имеет треугольный профиль, аналогичный (по размерам элементов профиля) профилю метрической резьбы по ГОСТ 25229-82 (СТ СЭВ 307-76). Она применяется для конических резьбовых плотных (непроницаемых) соединении.

Круглая резьба (рис. 4) применяется для винтов, несущих большие динамические нагрузки, работающих в загрязненной среде с частым отвинчиванием и завинчиванием (вагонные сцепки, пожарная арматура), а также в тонкостенных изделиях, как, например, на цоколях и патронах электрических ламп, частей противогазов и т. п. Несколько видов круглой резьбы стандартизованы.

Трапецеидальная резьба (рис. 5) - основная резьба передач винт - гайка и червяков червячных передач. Она удобна для изготовления, по сравнению с треугольной резьбой имеет меньшие потери на трение, а по сравнению с прямоугольной более прочная.

Упорная резьба (рис. 6) имеет несимметричный трапецеидальный профиль витков. Применяется для винтов, воспринимающих большую одностороннюю осевую нагрузку в прессах, нажимных устройствах прокатных станов, грузовых крюках и т. п.

Трубная цилиндрическая, трубная коническая и коническая дюймовая

Трубная цилиндрическая (рис. 7), трубная коническая (рис. 8) и коническая дюймовая (рис. 9) резьбы представляют собой мелкие треугольные дюймовые крепежно-уплотняющие резьбы. Они приме няются в основном для соединения труб и арматуры трубопроводов. Конические резьбы обеспечивают герметичность соединения резьбовых деталей без специальных уплотнений.

Прямоугольная (и квадратная) резьба изготовляется на токарно-винторезных станках. Такой способ не позволяет получить высокую точность, и поэтому данная резьба применяется сравнительно редко и соответственно не стандартизована.

Размеры стандартной резьбы принимают по соответствующему ГОСТу в зависимости от наружного диаметра d резьбы.

Исследования прочности резьбы показывают, что осевая нагрузка распределяется между витками резьбы неравномерно, что объясняется не только невозможностью изготовления абсолютно точной резьбы, но и неблагоприятным сочетанием деформаций болта и ганки (болт растягивается, а гайка сжимается). Для упрощения расчетов резьбы на прочность условно принимают, что осевая нагрузка распределяется между витками резьбы равномерно. Расчет резьбы на прочность производят обычно как проверочный.

Из рис. 1 видно, что если на сопрягаемые резьбой детали (болт и гайку и пр.) действует осевая сила F , то витки резьбы каждой детали работают на срез, смятие и изгиб.

Резьбу крепежной детали рассчитывают только на срез и смятие, так как расчет ее на изгиб по формулам сопротивления материалов весьма условен.

При одинаковых материалах сопрягаемых резьбовых деталей расчет резьбы на прочность производят по охватываемой детали по формулам:
на срез

на смятие


где τ c - расчетное напряжение на срез резьбы;
σ sm - расчетное напряжение на смятие между витками резьбы;
n - число витков резьбы, воспринимающих нагрузку;
k - коэффициент полноты резьбы (см. рис. 1), показывающий отношение высоты витка в опасном сечении к шагу резьбы;
[τ c ] - допускаемое напряжение на срез резьбы;
[σ sm ] - допускаемое напряжение на смятие резьбы.

Коэффициент полноты резьбы для метрической резьбы болтов , винтов и шпилек (см. рис. 1) k=0,75; гаек k=0,88; трапецеидальной резьбы k=0,65.

Если охватывающая резьбовая деталь изготовлена иэ менее прочного материала, чем материал охватываемой резьбой детали, то расчет резьбы на срез следует выполнять для каждой из этих деталей. Условие прочности охватывающей детали на срез

Так как прочность резьбы стандартных крепежных деталей гарантирована ГОСТом, то расчет резьбы этих деталей на прочность не производят.

Виды резьбы

Среди художественных работ в нашей стране самой распространенной и любимой в народе издавна была резьба по дереву. Резьбой украшали жилища и корабли, мебель, посуду, орудия труда - прялки, швейки, вальки. Яркостью образов, меткой наблюдательностью, тонким юмором и подлинным чувством красоты отличаются народные деревянные игрушки.

Многовековая культура художественной резьбы по дереву имеет национальные традиции, которые передаются из поколения в поколение при украшении резьбой деревянных домов, создании бытовых, декоративных изделий. Лучшие образцы таких изделий, созданных народными мастерами-резчиками, бережно хранится в музеях нашей страны.

Дерево и в наши дни остается излюбленным материалом художников. Из него создают скульптуру, резные декоративные и утилитарно-декоративные предметы. В области художественной обработки дерева работают народные мастера и художники-профессионалы, организованно ведется подготовка кадров.

Существует много видов резьбы по дереву, которые можно подразделить на следующие основные группы: плосковыемчатая или углубленная; плоскорельефная; рельефная; прорезная, или ажурная; скульптурная, или объемная; домовая (корабельная).

Каждая из этих групп в свою очередь делится по рисунку и технике выполнения па разновидности.

Плосковыемчатая резьба

Плосковыемчатая резьба характеризуется тем, что ее фоном является плоская поверхность украшаемого изделия или заготовки, а рисунок образуют различной формы углубления - выемки. Низшие точки рельефа расположены ниже уровня украшаемой поверхности, а верхние точки находятся на ее уровне. В зависимости от формы выемок и характера рисунка плосковыемчатая резьба может быть геометрической или контурной.

Геометрическая резьба - один из самых древних видов резьбы по дереву. Она выполняется в виде двух-, трех - и четырехгранных выемок, образующих па поверхности узор из геометрических фигур - треугольников, квадратов, окружностей.

В далекие времена каждая геометрическая фигура и различные их сочетания имели свое символическое значение. Так, розетка с лучами являлась символом солнца. Шли века, развивалось понятие о красоте, геометрические элементы складывались в орнаменты. Из простейших порезок (выемок), выполняемых одним инструментом (ножом-косячком), мастера-резчики научились создавать богатейшие узоры, применяемые для украшения различных предметов домашнего обхода.

На рис 1 представлены фрагменты старинных русских прялок, украшенных геометрической резьбой.

Позже, с развитием техники резьбы и появлением новых инструментов, в геометрической резьбе появились скобчатые выемки, выполняемые полукруглыми стамесками. Они обогатили композиции орнаментов.

Геометрическая резьба выгодно отличается от других видов резьбы Полым им разнообразием приемов художественного оформления деревянной поверхности. В то же время эта резьба не сложна по выполнению и не требует, по сравнению с рельефной, специальных знаний теории рисунка, сложного набора инструментов. Ее преимущество также - небольшая глубина резного рисунка, не нарушающая композицию самого изделия.

Контурная резьба характеризуется неглубокими тонкими двугранными выемками, проходящими по всему контуру рисунка. В отличие от геометрической в контурной резьбе используют главным образом изобразительные мотивы: листья, цветы, фигурки животных, птиц. Изображение, выполненное контурной резьбой, похоже на гравированный рисунок: линии его резки, жестки, игры светотени почти нет. На рис. 2 представлены фрагменты русских прялок, украшенных контурной резьбой и скобчатыми порезками.

Контурная резьба употребляется чаще всего в сочетании с другими видами резьбы - геометрической, плоскорельефной, а также с росписью. Как самостоятельный вид эту резьбу применяют для выполнения на дереве декоративных панно.

При выполнении контурной резьбы используют не только нож-косячок, но и различные стамески. Техника контурной резьбы требует от исполнителя большого внимания, свободного владения инструментом и высокого художественного вкуса

Плоскорельефная резьба

Плоскорельефная резьба имеет несколько разновидностей: резьба с заоваленными контурами (заоваленная, или завальная), резьба с подушечным фоном, резьба с подобранным (выбранным) фоном. Общим признаком для них является невысокий условный рельеф, расположенный в одной плоскости на уровне украшаемой поверхности. Плоскорельефная резьба является как бы переходным видом от контурной к рельефной резьбе.

Заоваленная резьба, так же как и контурная, выполняется в виде двугранных выемок по контуру рисунка, но выемки режутся более глубокими, а их грани закругляются (заоваливаются). Как правило, со стороны форм орнамента выемки режутся и заоваливаются круче, а со стороны фона - более отлого (рис. 3).

В некоторых случаях фон заоваливают так, что он нигде не остается плоским. Такой фон называют подушечным, а резьбу - заоваленной с подушечным фоном. По технике выполнения, внешнему виду и назначению эта резьба мало отличается от обычной заоваленной резьбы.

Плоскорельефная резьба с выбранным фоном выполняется так же, как и обычная заоваленная. формы орнамента остаются плоскими, а края форм круто заоваливаются. Фон в этой резьбе выбирают на небольшую глубину. Орнамент как бы лежит на ровной плоскости. Фон иногда чеканят (рис. 4). Игра светотени здесь несколько богаче, чем в заоваленной резьбе, но также небольшая. Поэтому плоско рельефную резьбу выполняют в основном на мелких предметах и отделывают полированием.

В развитии плоскорельефной резьбы большую роль сыграла так называемая абрамцевско-кудринская резьба, которая возникла в конце XIX в. в подмосковском имении Абрамцево, где была организована мастерская резьбы по дереву. Многие мастера, работавшие и обучавшиеся в Абрамцево, жили в соседней деревне Кудрино, поэтому резьба получила название абрамцевско-кудринской.

Большое влияние на формирование абрамцевеко-кудринской резьбы оказало творчество талантливого народного резчика В. П. Ворноскова, вышедшего из абрамцевской мастерской. Для работ Ворноскова характерны растительные мотивы с закругленными листьями (так называемая «пальчатая» резьба), плоский полированный орнамент, почти полностью закрывающий поверхность, и матовый тонированный фон с начеканкой узора из точек.

Традиции старых мастеров сохраняются и сейчас в работах резчиков Хотьковской фабрики художественных изделий из дерева и кости, созданной на основе бывших абрамцевских мастерских. Образец совремнной кудринской резьбы показан на рис. 5.

Рельефная резьба

Рельефную резьбу выполняют путем подрезки плоского орнамента, оста пленного на углубленном фоне, и проработки форм на поверхности этого орнамента. Рельефная резьба почти не имеет плоской поверхности. Формы орнамента выявляются рельефом разной высоты.

Различают барельефную резьбу - резьбу с низким рельефом и горельефную резьбу - с более высоким рельефом, ярче выраженным и имеющим более богатую игру светотени.

Рельефная резьба отличается большой выразительностью и декоративностью. В прошлом ее широко применяли для украшения интерьеров - стеновых панелей, порталов, дверей, а также в мебели. В настоящее время рельефную резьбу также используют для отделки интерьеров общественных зданий в виде настенных панно (рис. 6). Рельефную резьбу применяют и при изготовлении современной художественной мебели: на спинках стульев, на корпусной мебели в виде накладных декоративных элементов.

Прорезная резьба

Прорезной называется резьба, у которой фон удален. Прорезная резьба 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. На рис. 7 показано кресло, выполненное из древесины сосны с плоской прорезной и контурной резьбой (конец XVII в.).

При применении такой резьбы в шкафчиках и ширмах под нее в качестве фона подкладывают яркую ткань.

Резьбу такого типа изготовить гораздо легче, чем вырезать ее глухой, то есть на заготовке. Для работы чаще всего применяют сверла разного диаметра, лобзик или узкую ножовку и реже - кое-какие резцы, больше всего плоские и полукруглые стамески. Лучше использовать лобзики с мелкими зубьями, пилят они менее производительно, но пропил у них чище.

Для постановки полотна пилы лобзика в вырезываемые места внутри деталей предварительно приходится просверливать отверстия нужного диаметра. Так как переставлять полотно лобзика приходится часто, один конец полотна пилы делают с крючком.

Прорезная резьба представляет собой обычную резьбу с полностью выбранным фоном. При аккуратном и чистом исполнении это придает деталям ажурность и легкость. Такая резьба может быть геометрической, контурной с завальным фоном. Ей украшают карнизы, наличники, простенки, двери, ворота, а также различные ограждения.

Выпиливать любые орнаменты во много раз легче и быстрее, чем вырезать их с выборкой фона, над-резкой контуров, как при глухой резьбе.

Бывает, что выпиливаемый орнамент не всегда получается чистым и ровным, поэтому края его с тыльной стороны слегка закругляют, срезая узкую фаску. Вообще домовая резьба смотрится хорошо на некотором расстоянии от дома.

В зависимости от орнамента детали приходится высверливать много всевозможных отверстий разной формы. Круглые высверливают сверлом нужного диаметра, а отверстия другой формы сначала высверливают, а затем вырезают стамесками разной ширины и формы, резцами и ножами с узкими лезвиями. Этот прием более легок, удобен и производителен.

При выполнении резьбы часто скалывается древесина с тыльной (обратной) стороны. Чтобы этого не происходило, заготовку следует укреплять на строганой доске.

Древесину часто срезают за два приема. Сначала делают черновую срезку с отступом от линий орнамента на 1...2 мм, а затем срезают начисто по линии орнамента. Инструмент должен быть острым, ставят его с небольшим наклоном внутрь отверстия, срезая древесину под очень небольшим углом. Такой способ облегчает работу и дает более чистую поверхность среза.

В прорезной резьбе часто фаску срезают с обратной стороны детали, зачищая неровные края и удаляя сколотую древесину. Ширина фаски зависит от рисунка орнамента и толщины детали. Резные детали выполняют поразному. Прежде всего на заготовку прикладывают шаблон или трафарет, переносят на нее рисунок орнамента простым карандашом и приступают к резьбе. Можно сначала обработать деталь с наружной стороны, а затем с внутренней, но можно сделать и наоборот.

Для того чтобы вставить пилу для пропиливания, сначала просверливают отверстие. Заготовку укладывают прямо на верстак и работают пилой сверху вниз или устанавливают специальную подставку из толстой доски длиной около 1 м, к которой крепят четыре стойки высотой 250...300 мм с расстоянием между ними 50 мм.

Для стоек в доске сверлят или долбят четыре сквозных отверстия диаметром (сечением) 40... 50 мм. Между стойками укладывают заготовку и, если надо, закрепляют ее клиньями, которые вставляют между стойками и заготовкой. Чтобы концы стоек не расходились, сверху на них иногда надевают деревянные или проволочные хомуты.

Подставку можно прикрепить к верстаку струбцинами, гвоздями, шурупами.

Во время работы зубья ручных лобзиковых пил должны резать древесину в направлении от себя, а ножного лобзика - сверху вниз.

Ножной лобзик устраивают следующим образом. В верстаке или доске делают отверстие шириной не более 1 мм, по которому должен ходить лобзик. С тыльной (гладкой) стороны лобзиковой пилы, или обушка, крепят стальную пластинку или забивают гвоздь. Это необходимо для того, чтобы пила при нажиме на нее не врезалась обратной стороной в древесину. Над отверстием подвешивают витую пружину или укрепляют ствол или сук дерева из пружинящей древесины. На полу крепят педаль. Один конец лобзиковой пилы крепят через поводок, то есть кусок проволоки, к педали, а второй также через поводок - к пружине. Зубья пилы должны быть направлены вниз, то есть к полу.

При нажатии на педаль полотно пилы передвигается вниз и пропиливает древесину. При освобождении педали пила поднимается пружиной вверх. Заготовку в это время держат руками и направляют риской к полотну пилы. Чтобы пила была устойчива, над отверстием верстака или доски крепят бобышки - направляющие, и полотно пилы проходит это место, не искривляясь.

Изготовленную прорезную резьбу крепят на некотором расстоянии от стены, чтобы она лучше просматривалась на ее фоне.

Накладная резьба представляет собой детали, выполненные прорезной резьбой. Крепят их гвоздями вплотную к конструкциям дома: к стенам, простенкам, под окнами, над окнами, к лопаткам, то есть доскам, прибитым к углам стен, столбам дверей или ворот и др. Шляпки гвоздей можно сплющить и утопить в древесину. Такая резьба просматривается лучше, чем глухая.

Выполнять накладную резьбу рекомендуется чище, особенно с тыльной стороны. Желательно не снимать с нее фаску, поэтому лучше всего отверстия сверлить с двух сторон. Как только центр сверла (острие) появится с тыльной стороны, заготовку перевертывают и сверлят с обратной стороны. Точно так же выполняют долбление или резание древесины. Нежелательных сколов древесины при этом не бывает. Изготовленные детали плотно примыкают к стенам, желательно обшитым тесом, что создает монолитность изделий.

Чтобы не было ржавых потеков от шляпок гвоздей, последние рекомендуется промазать олифой.

Фон в прорезной резьбе удаляют долотом или пилой. В последнем случае резьбу называют пропилъной. Так как эта операция может быть 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. (рис. 8). Исполнение такой резьбы требует высокого мастерства.

Иногда прорезную резьбу приклеивают к деревянной основе. В этом случае ее называют накладной или наклейной.

Скульптурная резьба

Скульптурная, или объемная, резьба характеризуется тем, что в ней рельефное изображение частично или полностью отделяется от фона, превращаясь в скульптуру. В отличие от одностороннего изображения объекта в плоскорельефной и рельефной резьбе в объемной резьбе объект изображается всесторонне.

Скульптурная резьба имеет тысячелетнюю историю. С давних времен человек воплощал свои религиозные представления в фигурках богов и духов. Фантастические представления о природе проявлялись также в формах предметов домашнего обихода. Так, в форме ладьевидных ковшей с головою утки или коня отразился древний миф об огненной колеснице, в которой совершало свой путь солнце: днем по небу в нее впрягались кони, а ночью – в подземном – подземном царстве – фантастические птицы.

С приходом христианства появились скульптурные изображения святых, которые нередко ярко раскрашивались и служили украшением многочисленных храмов.

Любовь к юмору, шутке, а порой и острой сатире получила воплощение в деревянной игрушке, которая пользовалась большой популярностью во многих районах нашей страны. Особую славу приобрели игрушечники Загорска и села Богородское. Особенностью богородской резьбы является узорная проработка поверхности изделия, имитирующая шкурку зверя или оперенье птиц. На рис. 9 представлена одна из работ богородских резчиков.

Скульптурную резьбу широко применяли для украшения интерьеров и мебели классических стилей. Ножки стульев и кресел часто делали в виде звериных лап, подлокотники кресел украшали фигурами фантастических животных, птиц.

Домовая резьба

Домовая резьба характеризуется тем, что является крупномасштабной, выполняется в основном на древесине хвойных пород с помощью топора, пилы и долот и применяется для украшения деревянных построек.

Хотя домовая резьба была развита уже в XVI в., до нас дошли образцы, относящиеся к XIX в. Деревянные постройки, украшенные резьбой, сохранились главным образом на севере нашей страны и в Поволжье.

Считают, что резные украшения на жилые постройки перешли с деревянных кораблей, поэтому домовую резьбу называют также корабельной. По характеру и технике выполнения домовая резьба бывает рельефной, прорезной (ажурной) и объемной.

Глухой рельефной резьбой - резьбой с непрорезанным (глухим) фоном и высоким рельефом узора - украшали фронтоны домов, наличники окон (рис. 10). Мотивами резьбы чаще всего являлись растительные орнаменты, где листья завиваются крутыми встречными спиралями, их соединяют и одновременно отделяют цветочные розетки. Среди листьев и цветов нередко вставляли изображения русалок-берегинь, львов, птицы феникс. Прорезная, или пропильная, домовая появилась в середине XIX в. Выполняли ее с помощью лобзика. Ажурными подзорами украшали фронтоны домов, наличники окон, обрамляли входы, перила.

Примером объемной домовой резьбы является так называемый «охлупень» - фигурное изображение головы и верхней части туловища коня, оленя, большой птицы, которое вырезали из целого корневища топором и помещали на гребне крыши над фронтоном, а раньше украшали носовую часть корабля.