Ezání závitů na soustruhu frézou a dalšími nástroji

Řezání závitů na soustruhu je jednou z těch operací, ke kterým lze použít různé nástroje. Tento problém se nejčastěji řeší pomocí frézy. Kromě ní se používají také závitníky, matrice a speciální pracovní hlavy. Na soustruzích lze navíc tuto operaci provádět pomocí technologie rýhování.

Proces řezání závitů na soustruhu s frézou

Řezání závitů pomocí soustružnického zařízení

Při řezání závitu na obrobku namontovaném na soustruhu pomocí frézy vypadá proces takto: nástroj, pohybující se podél osy rotující součásti (posuv posuvu), narýsuje špičkou na svůj povrch čáru šroubového typu . Charakteristickým parametrem šroubovice tvořené frézou na povrchu obrobku je úhel jejího elevace nebo zvětšení. Velikost tohoto úhlu, měřená mezi tečnou umístěnou ke šroubovici a rovinou, která je kolmá k ose rotace součásti, je určena:

• velikost posuvu řezného nástroje pohybujícího se podél osy obrobku;
• frekvence, s jakou se díl otáčí.

Neméně důležitým parametrem šroubovice je její stoupání, které charakterizuje vzdálenost mezi jejími sousedními závity. Tato vzdálenost se měří podél osy obrobku.

Fréza se pohybuje podél osy rotujícího obrobku a zařezává se do něj a vytváří spirálovou plochu, která se běžně nazývá závit. Prvky se závitovým povrchem se používají k řešení různých problémů: zajištění pohybu prvků vůči sobě, jejich kloubové spojení a těsnění tvarovaných spojů.

Nejběžnější typy profilu závitu: a – trojúhelníkový, b – obdélníkový, c – lichoběžníkový, d – trvalý, e – kulatý

Povrch závitového obrobku může být válcový nebo kuželový. Vlastnosti závitového spoje jsou výrazně ovlivněny profilem závitu, tedy jeho rovinným obrysem. Rozlišují se profily:

• trojúhelníkový;
• lichoběžníkový;
• pravoúhlý;
• vytrvalý;
• kolo.

Závit na povrchu součásti může být tvořen jedním šroubovým závitem (jednochodý) nebo několika (vícerozběhový). Pokud je vyříznuto několik šroubových závitů, jsou umístěny ve stejné vzdálenosti od sebe.

Můžete spočítat počet závitů na začátku závitového povrchu. Vícechodý závit se kromě stoupání vyznačuje takovým parametrem, jako je zdvih. Jedná se o vzdálenost měřenou mezi dvěma podobnými body dvou sousedních závitů, které jsou tvořeny jedním závitem. Tato vzdálenost se měří podél přímky rovnoběžné s osou závitové části. U jednochodého závitu tvořeného jedním závitem se zdvih rovná stoupání, ale u vícechodého závitu jej lze vypočítat vynásobením stoupání počtem startů.

Všechny typy závitů s diagramy, parametry a předpisy GOST, které je regulují

Aplikace fréz

K řezání závitů pomocí soustruhu jsou zapotřebí nástroje na řezání závitů. Jsou vyrobeny z rychlořezné oceli a požadavky na jejich vlastnosti jsou stanoveny příslušným GOST (18876-73). Podle návrhu jsou takové frézy rozděleny do následujících typů:

• hranolový;
• tyč;
• kulatý (disk).

Šroubovitá závitová drážka na povrchu obrobku se vyřeže ohnutou nebo rovnou frézou a k vytvoření vnitřních závitů jsou zapotřebí přímé a zakřivené nástroje, které se upevňují ve speciálním trnu. Horní část soustružnické frézy, která se používá k řezání závitů, musí mít konfiguraci, která plně odpovídá profilu vytvářeného závitu.

Frézy pro řezání závitů: a – tyč; b – hranolový víceprofil; c – hranolový jednoprofilový; g – víceprofil disku; d – jednoprofilový disk; e – disk pro vnitřní závit; α—zadní úhel; γ — přední úhel; φ je úhel sacího kužele; h – instalační výška osy frézy

Při vytváření závitu pomocí frézy je třeba vzít v úvahu řadu vlastností této technologie.

• Úhel čela soustružnického závitořezného nástroje závisí na vlastnostech zpracovávaného materiálu. Můžete si vybrat takový úhel v poměrně širokém rozsahu: 0–25 0 . Pokud je tedy závit řezán pomocí stroje na obrobcích vyrobených z běžných ocelí, měl by být úhel čela 0 stupňů pro vysoce legované oceli, které dobře odolávají teplotnímu zatížení, úhel čela může být 5–10 0. Může být větší, čím vyšší je viskozita materiálu, a čím menší, tím vyšší je tvrdost a křehkost kovu, ze kterého je obrobek zpracovávaný na stroji vyroben.
• Hrot soustružnického nástroje, který tvoří na obrobku šroubovici, musí mít tvar shodný s profilem závitu.
• Zadní boční rohy nástroje jsou voleny tak, aby povrchy frézy, kterými jsou vytvořeny, nedrhly o nově vytvořenou spirálovou drážku. Obvykle jsou tyto úhly stejné na obou stranách soustružnického nástroje. Pokud je úhel šroubovice, který charakterizuje závit, menší než 4 stupně, pak se takové úhly volí v rozmezí 3–5 0, pokud je větší než 4 0, pak 6–8 stupňů.
• Vnitřní závity se řežou v již připravených otvorech, které se získávají vyvrtáváním nebo vrtáním.

Obrobky vyrobené z oceli se opracovávají na soustruhu pomocí nástrojů s deskami z tvrdých slitin T15K6, T14K8, T15K6, T30K4. Pokud je díl vyroben z litiny, pak k řezání závitů na něm použijte nástroj s deskami vyrobenými z následujících druhů tvrdých slitin: VK4, V2K, VK6M, VK3M.

Technologie pro použití závitníků a matric

Pomocí závitníků, což jsou šrouby s několika podélnými drážkami, které tvoří břity a usnadňují odvod třísek, se na soustruhu vyřezávají převážně metrické závity v otvorech malého průměru. Pokud se pro řezání závitů používají strojní závitníky, operace se provádí jedním průchodem.

Strojní závitníky se od běžných liší tím, že se skládají ze dvou částí – závitovací a kalibrační. Pokud se běžné závitníky používají k řezání závitů pomocí soustruhu, pak technologie pro provádění tohoto procesu zahrnuje použití sady nástrojů. Sada pro řezání vnitřních závitů obsahuje tři typy závitníků: hrubovací, který udělá 60 % práce, polodokončování (30 %), dokončovací (10 %). Někdy v takové sadě mohou být dva nástroje: hrubovací, který dělá 75 % práce, a dokončovací, který tvoří 25 % práce. Chcete-li rozlišit hrubý závitník od dokončovacího, stačí se podívat na jeho řeznou část: je mnohem delší než u dokončovacího.

Konstrukce závitníku pro řezání závitů

Rychlost řezání závitů na soustruhu pomocí závitníků může být poměrně vysoká:

• 6–22 m za minutu – pro díly z litiny, bronzu a hliníku;
• 5–12 m za minutu – pro ocelové obrobky.

Pomocí matric, což jsou kroužky s vnitřním závitem a několika drážkami pro třísky, se na šroubech, svornících a čepech vytvářejí vnější závity. Povrch dílu musí být předbroušen na požadovaný průměr, který musí zohledňovat toleranci:

• 0,14–0,28 mm – pro závity o průměru 20–30 mm;
• 0,12–0,24 mm – pro závity o průměru 11–18 mm;
• 0,1–0,2 mm – pro závity o průměru 6–10 mm.

Zápustky, kterými se vyřezávají vnější závity, jsou zajištěny ve speciálním sklíčidle (držáku matrice) umístěném v pinole koníka soustruhu.

Pomocí matric jsou závity řezány následujícími rychlostmi (jejich nastavení zohledňuje i minimální opotřebení nástroje během provozu):

• 10–15 m za minutu – na výrobky z mosazi;
• 2–3 m za minutu – na litinové díly;
• 3–4 m za minutu – na ocelových obrobcích.

Aby matrice hladce dosedla na součást, je na konci součásti odstraněno zkosení, jehož výška se shoduje s výškou profilu závitu.

Aplikace závitořezných hlav

Při řezání závitů pomocí soustruhů se speciální hlavy používají mnohem méně často než nástroje popsané výše. Takové hlavy mohou být použity pro řezání závitů jakéhokoli typu. Jejich pracovními prvky jsou hřebeny: prizmatické se používají, když je potřeba řezat vnitřní závity pro řezání vnějších závitů, jsou potřeba radiální, kulaté a tangenciální; Zvláštností takových hlav je, že jejich pracovní těla se při zpětném zdvihu automaticky rozcházejí, takže se nedostanou do kontaktu s nově ustřiženým závitem.

Hřebeny pro řezání vnitřních závitů (jejich počet v sadě se může lišit) jsou vyrobeny s náběhovým kuželem. Při řezání vnějších závitů se používají především matrice kruhového typu, které se vyznačují jednoduchostí provedení. Hřebeny tohoto typu se navíc vyznačují vysokou odolností, lze je opakovaně brousit, čímž se jejich geometrické parametry dostávají na původní hodnoty.

V případě, že je na soustruhu potřeba řezat povrch šroubu na šnecích nebo šroubech velké délky, jsou závitové hlavy upevněny na podpěře stroje, což přispívá ke zvýšení produktivity technologického procesu. Takové hlavy mohou být vybaveny jak konvenčními frézami, tak i miskovitými nástroji.

Technologii řezání závitů pomocí soustruhu můžete pochopit z videa, které jasně ukazuje, jak se tento proces provádí. Níže je několik videí, která ukazují proces výroby řezbářských prací různými způsoby.

Řezání závitů pomocí soustruhu má nespornou výhodu: propustnost servisního střediska, které tuto službu poskytuje, se zvyšuje 10krát nebo více. Stroj také dělá mnohem méně chyb než dělník.

Typy závitů

Závitové polotovary se používají ve formě válců a kónických (kuželových) součástí. Závit je zase řezán ve formě vnější šroubové (spirálové) drážky nebo jako vnitřní. Struktura závitového spoje je určena jeho profilem. V praxi se používá několik typů profilů:

• trojúhelníkový;
• obdélníkový;
• lichoběžníkový;
• tvrdohlavý;
• zaoblený.

Na druhé straně, Závitové drážky se vyrábějí v jednom nebo několika průchodech. V prvním případě je spirálová drážka prezentována v jediném provedení: pouze její závity přiléhají k sobě, ostatní (sdružené) se nepoužívají. Stoupání závitu je vzdálenost mezi středovými okraji (zahloubeními) sousedních závitů. Zdvih drážky závitu je určen vynásobením stoupání závitu počtem závitů nebo počátků několika drážek (je-li použito více).

Po rozhodnutí o typu závitového spojení se vyberou vhodné frézy. Tento nástroj je kombinací stopky a pracovní části. Úroveň kvality šroubových závitů je dána provedením těchto komponentů. Stopka má obecně čtvercový nebo pravidelný mnohoúhelníkový průřez, který zajišťuje její vystředění. Bez stopky je obtížné zajistit frézu ve sklíčidle. Pracovní část řeže spirálovou drážku. Zahrnuje řezné roviny a ostré hrany. Úhel ostření frézy je určen slitinou, ze které je díl vyroben. Řezají se hlavně ocelové a neželezné kovové díly. Po výběru typu frézy zahájíme technologický proces.

Metody řezání

Při pohybu podél osy otáčení zanechává fréza na obrobku spirálovou drážku. Jednou z jeho hlavních charakteristik je úhel stoupání (vzestupu). Úhel mezi pomyslnou osou procházející šroubovicovou drážkou a rovinou kolmou k ose otáčení obrobku se vypočítá v souladu s hodnotou posuvu frézy a rychlostí pohonu (reduktoru). Stoupání závitu se měří při jeho pohybu podél osy řezaného obrobku.

Výsledkem je, že řezbář obdrží řez, který si klient objednal. Při řezání několika drážek (vstupů) jsou všechny uspořádány ve formě stejnoměrných spirálových prohlubní. Příkladem řezání vícechodého závitu jsou PET lahve a odpovídající polyetylenové uzávěry například na slunečnicový olej. Rozdíl mezi uzávěry lahví a čepy a maticemi je v tom, že v prvním případě je závit krátký a neobsahuje více než jednu otáčku.

Stoupání závitu u jednochodé drážky je ekvivalentní jeho stoupání, zatímco u vícechodého závitu závisí na počtu koordinovaných, ale nezávislých závitů. Výroba fréz pro jedno- a vícechodé závity je regulována normami GOST 18876-1973. Stejný GOST předepisuje řezání metrických, nikoli palcových závitů. Podle těchto norem jsou frézy vyráběny ve formě hranolových, tyčových a kruhových fréz.

Vnější závity se řežou ohnutou frézou a vnitřní závity se řežou rovnanými a zakřivenými frézami, které jsou upevněny v pracovním rámu. Špička frézy je identická s profilem spirálové drážky, kterou za sebou zanechává. Prizmatické frézy se dělí na jedno- a víceprofilové.

Kromě těchto dvou variant se kotoučový nástroj vyrábí také jako samostatný nástroj pro vnitřní závitové drážky.

S řezáky

Tento návrh zase bere v úvahu následující parametry. Úhel čela řezu je určen parametry materiálu, ze kterého je díl vyroben. Hodnota úhlu se pohybuje od 0 do 250 stupňů. Když je drážka obrobena na dílech vyrobených z jednoduchých slitin střední nebo nízkouhlíkové oceli, je přední úhel nulový. Čím více je ocel nasycena legujícími přísadami, tím větší úhel se volí, ale zpravidla nesmí být větší než 100 stupňů.

Zvyšování rázové houževnatosti ocelové slitiny si vynucuje zvýšení tvrdosti a křehkosti, nebo naopak snížení této hodnoty. Pokud je úhel pro křehké slitiny ponechán výrazně větší než nula, objeví se na součásti třísky a praskliny. Je nepřípustné používat frézu, která se byť jen nepatrně liší profilem břitů od drážky, kterou budete potřebovat později.

Úhly na zadní straně a na stranách frézy jsou provedeny tak, aby se řezné zuby a výstupky neopotřebovaly na vnitřní straně nově získané spirálové drážky. Navzdory tomu, že použitým pracovním materiálem je karbid nebo rychlořezná ocel speciální tvrdosti, opotřebení řezných ostrých hran postupně povede k jejich otupení a poškození frézy.

Hodnoty těchto úhlů jsou na obou stranách nastaveny na stejnou hodnotu. V případě, že úhel zdvihu, na kterém závisí provozuschopnost závitu, je zvolen menší než 4 stupně, pak by měly být úhly zadní strany nastaveny na hodnotu od 3 do 50. Při úhlu větším než 4 stupně se stejné odpovídající úhly zastaví na hodnotě od 6 do 8 stupňů.

Vnitřní závitová drážka je vyříznuta v otvorech předvrtaných skrz součást. Alternativní způsob vytváření děr je nudný. Díly vyrobené z oceli jsou dokončovány na stroji s tvrdokovovými břitovými destičkami vyrobenými z ocelí T15K6, T14K8, T15K6 nebo T30K4. V případě řezání závitů na litinovém obrobku se používají jiné tvrdokovové frézy: ze slitin VK4, V2K, VK6M a VK3M.

S matricemi a kohouty

Závitníky a matrice jsou nástroje typu matice a šrouby, jejichž vnitřní závitový povrch je rozdělen na sektory ve stejné vzdálenosti od středové osy nástroje. Sousední sekce jsou rozmístěny ve stejné vzdálenosti od sebe. Soustruh se používá především pro řezání metrických závitů. Samotné frézy se také neliší velkým průměrem obrobků, pro které jsou určeny. Při použití fréz navržených pro strojní než ruční obsluhu je řezání dokončeno v jednom kroku.

Rozdíl mezi strojními závitníky a jednoduchými ručními závitníky je v tom, že mají pracovní plochu pro odběr a kalibraci. Když se pro řezání závitů používají konvenční frézy, řemeslník se neobejde bez dalších nástrojů k dokončení procesu. V tomto případě první nástroj řeže závit nahrubo, zvládne 60 procent zátěže, druhý zvedne tento výkon na 90 % a poslední dokončí řezání drážek.

Tato kombinace se může měnit: hrubé řezání se provádí na třech čtvrtinách celkového objemu práce (zatížení) a konečné řezání se provádí na poslední čtvrtině. Hrubovací fréza má znatelně delší navíjecí zónu než dokončovací fréza.

Průchodnost závitořezného stroje se pohybuje v následujících hodnotách: až 12 m drážky pro šroub (ne délka řezaného kanálu nebo čepu) za minutu pro ocelové polotovary a až 25 pro litinu a všechny druhy neželezných kovů.

U matric se průměr obrobku liší pouze o malé hodnoty od ideálního:

• 0,14-0,28 mm – pro budoucí závity o průměru 20-30 mm;
• 0,12-0,24 mm – pro obrobek s průměrem závitu 11-18 mm;
• 0,1-0,2 mm – pro obrobky o průměru 6-10 mm.

Zápustky jsou instalovány ve speciálním držáku umístěném ve sklíčidle pohonu vřetena jednotky. Provozní rychlost bude:

• 10-15 m za minutu – pro neželezné kovy;
• 2-3 m za minutu – pro litinu;
• 3-4 m za minutu – pro ocelové díly.

Aby matrice dosedla na obrobek bez jakýchkoliv překážek, je konec střižného čepu naostřen do výšky maximálně jedné otáčky budoucího závitu. Ostření by mělo být ze všech stran rovnoměrné, ideálně se to dělá i na soustruhu.

Řezací hlava závitu

Řezání závitů pomocí závitořezné hlavy se provádí mnohem méně často než pomocí závitníků a závitníků. Na typu drážky závitu nezáleží. Pracovní oblastí hlavy je hřebenová součást. Prizmatické hřebeny se používají především pro řezání vnitřních závitů, zatímco vnější drážky jsou řezány radiálním, zaobleným nebo tangenciálním nástrojem. Princip činnosti je založen na divergenci pracovních komponent při zpětném zdvihu. Díky této vlastnosti je zcela vyloučen kontakt s řezanou drážkou. Hřebenové příslušenství pro řezání vnitřních závitových drážek je vyrobeno ve formě prvku obsahujícího průchozí kužel. Při řezání vnějších závitů se používají kulaté hřebenové komponenty, které jsou jednoduché na výrobu prvků.

Kulaté hřebeny lze přeostřit, aby se jejich vlastnosti vrátily na původní hodnoty, od kterých by se mohly při opakovaných pracovních cyklech odchylovat. Při řezání závitů pomocí soustruhu, s použitím šnekových nebo šroubových prvků jako polotovarů, které jsou výrazně delší, než bylo původně zamýšleno, instaluje mistr závitořezné komponenty na nosnou jednotku soustružnického mechanismu, což mu umožňuje dokončit zakázky většího objemu.

Závitové hlavy jsou vybaveny jednoduchými řezáky nebo miskovitými prvky.

Časté chyby

Při válcování závitu na soustruhu bez ohledu na to, zda je levý nebo pravý, stejně jako při použití CNC strojní jednotky, se používá šablonovací nástroj, díky kterému je možné tento proces uvést ve velkém měřítku. Plochá složka šablony definuje stoupání drážky závitu. Pro dosažení nejúplnější kontroly nad řezáním se používají kalibrované komponenty průchozího i no-go typu. První předpokládají profil se standardní délkou, druhé – zkrácený, umožňující ověřit shodu středního průměru obrobku. Pokud se s nimi zachází neopatrně, neopatrná práce bude mít za následek vady na hrubém povrchu.

Po opracování dílu (výztuže, polotovaru trubky) zkontrolujte průměr pomocí závitového mikrometru. Tento přístroj by měl být nastaven pomocí referenčního vzorku, aby byla zajištěna přesnost testování. Před kontrolou, zda závit odpovídá uvedenému průměru, očistěte právě nakreslenou drážku nástrojem od třísek a nečistot.

Ujistěte se, že používáte průmyslový nebo motorový olej. Nepoužívejte nástroj nasucho: přehřátí matrice, závitníku nebo hlavy závitu poškodí použitou frézu. Dokonce i nástroje z tvrdokovu a diamantové hroty jsou poškozeny uvolněním tepla nad 900 stupňů.

Informace o tom, jak řezat závity na soustruhu, naleznete v následujícím videu.