Автор: редакционная статья

Категории: машиностроение

Определение. Классификация. Стандарты. Способы изготовления.

Резьба

Резьба — спираль, образованная на цилиндрической или конической поверхности по винтовой линии с постоянным шагом. Является основным элементом резьбового соединения, винтовой передачи, а также червячного зацепления зубчато-винтовой передачи.

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

Схема цилиндрической резьбы.

Схема конической резьбы.

Метрическая резьба — с шагом и основными параметрами резьбы в миллиметрах.
Дюймовая резьба — 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.
Модульная резьба — шаг резьбы измеряется модулем (m). Чтобы получить размер в миллиметрах, достаточно модуль умножить на число пи ().
Питчевая резьба — шаг резьбы измеряется в питчах (p"). Для получения числового значения (в дюймах) достаточно число пи () 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 итрапеции.

• 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 (D2, d2), диаметр цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы таким образом, что её отрезки, образованные при пересечении с канавкой, равны половине номинального шага резьбы;
• внутренний диаметр (D1, d1), диаметр цилиндра, вписанного во впадины наружной (d1) или вершины внутренней резьбы (D1);
• ход (Ph) величина относительного перемещения исходной средней точки по винтовой линии резьбы на угол 360°

где  — число заходов;

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

Типы резьбы

Метрическая, M

Метрическая резьба.

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 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 ISO 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.

Метрическая коническая, MK

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—4h6hна поверхности вала .

Трубная цилиндрическая, G

Дюймовая резьба основана 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.

Трубная коническая, R

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=1,866Р.
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

ГОСТ 13535-87 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба упорная усиленная 45 градусов
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.

Метрическая EG-M

Метрическая резьба ISO для резьбовых втулок и проволочных резьбовых вставок. Применяется в качестве усиления несущей способности резьбы или (и) ремонт повреждённой резьбы в теле детали.

Дюймовая цилиндрическая UTS

UTS (Unified Thread Standard) — дюймовая цилиндрическая резьба, широко распространена в США и Канаде. Угол при вершине 60°, теoретическая высота профиля H=0,866025P. В зависимости от шага подразделяется на: UNC (Unified Coarse); UNF (Unified Fine); UNEF (Unified Extra Fine); 8UN; UNS (Unified Special). Крайне широко распространена UNC 1/4 (1/4"x1.25mm). Она присутствует в креплении практически всех современных цифровых и пленочных фото- и видеокамер (а также штативов) малого формата. Её параметры , D=6.35mm, D1=4.975mm, шаг 20 ниток на дюйм (1.25мм). До неё для крепления фототехники такой же популярностью пользовалась резьба 3/8" с шагом 16 ниток на дюйм (1.5875mm) D=9.525mm, D1=7.806mm. Российские стандарты: ГОСТ 3362-75 "Фото- и киноаппараты. Штативное соединение. Присоединительные размеры".

Дюймовая BSW

BSW (British Standard Whitworth) — дюймовая резьба. Является Британским Джозефом Витуортом (Joseph Whitworth) в 1841 году, угол при вершине 55°, теоретическая высота профиля H=0,960491P. Резьба с мелким шагом называется: BSF (British Standard Fine).

Дюймовая коническая NPT

NPT (National pipe thread). Стандарты ANSI/ASME B1.20.1 дюймовой трубной присоединительной резьбы. Конусной (NPT) с конусностью 1:16 (угол конуса φ=3°34’48") или цилиндрической (NPS). Угол профиля при вершине 60°, теоретическая высота профиля Н=0,866025Р.
Стандарт предусматривает размеры резьбы от 1/16" до 24" для труб по стандартам ANSI/ASME B36.10M, BS 1600, BS EN 10255 и ISO 65.
Стандарт:
ГОСТ 6111-52 Резьба коническая дюймовая с углом профиля 60 градусов. Пример условного обозначения конической резьбы 3/4": К 3/4" ГОСТ 6111-52.

Резьбы нефтяного сортамента

Резьбы нефтяного сортамента предназначены для соединения труб в нефтяных скважинах. Являются коническими для обеспечения высокой герметичности. По форме профиля бывают треугольные, с углом профиля 60°, и трапецеидальные неравнобочные, с углами от 5° до 60° (так называемая резьба Батресс). Резьбы нефтяного сортамента, в основном, выполняются в соответствии со стандартами Американского института нефти (API). Российские стандарты: ГОСТ Р 53366-2009 — Трубы стальные, применяемые в качестве обсадных или насосно-компрессорных труб для скважин в нефтяной и газовой промышленности. Общие технические условия. ГОСТ 631-65 (и другие годы) — Трубы бурильные с высаженными концами и муфты к ним. ГОСТ 632-70  (и другие годы)— Трубы обсадные и муфты к ним. ГОСТ 633-80 — Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним.

Способы изготовления

Применяются следующие способы получения резьб:

• лезвийная обработка резанием;
• абразивная обработка;
• накатывание;
• выдавливание прессованием;
• литьё;
• электрофизическая и электрохимическая обработка.

Наиболее распространённым и универсальным способом получения резьб является лезвийная обработка резанием. К ней относятся:

• нарезание наружных резьб плашками;
• нарезание внутренних резьб метчиками;
• точение наружных и внутренних резьб резьбовыми резцами и гребёнками;
• резьбофрезерование наружных и внутренних резьб дисковыми и червячными фрезами;
• нарезание наружных и внутренних резьб резьбонарезными головками;
• вихревая обработка наружных и внутренних резьб.

Накатывание является наиболее высокопроизводительным способом обработки резьб, обеспечивающим высокое качество получаемой резьбы. К накатыванию резьб относятся:

• накатывание наружных резьб двумя или тремя роликами с радиальной, осевой или тангенциальной подачей;
• накатывание наружных и внутренних резьб резьбонакатными головками;
• накатывание наружных резьб плоскими плашками;
• накатывание наружных резьб инструментом ролик-сегмент;
• накатывание (выдавливание) внутренних резьб бесстружечными метчиками.

К абразивной обработке резьб относится шлифование однониточными и многониточными кругами. Применяется для получения точных, в основном, ходовых резьб.
Выдавливание прессованием применяется для получения резьб из пластмасс и цветных сплавов. Не нашло широкого применения в промышленности.
Литьё (обычно под давлением) применяется для получения резьб невысокой точности из пластмасс и цветных сплавов.
Электрофизическая и электрохимическая обработка (например, электроэрозионная, электрогидравлическая) применяется для получения резьб на деталях из материалов с высокой твердостью и хрупких материалов, например, твёрдых сплавов, керамики и т.п.

Источник: Wikipedia