Что такое многозаходная резьба и для чего она нужна

Многозаходная резьба – это специальный вид резьбового соединения, отличающийся от привычной однозаходной конструкции своим особым строением. Резьба является одним из важнейших элементов различных машин и механизмов, обеспечивающих надежное соединение и передачу усилия. Однако не всегда стандартные однозаходные резьбы могут быть применены для решения конкретных задач. Например, в ситуациях, когда требуется обеспечить более быстрое перемещение гайки вдоль болта или другого винтового элемента, на помощь приходит резьба многозаходная (двухзаходная резьба, трехзаходная резьба, четырехзаходная резьба и т.д.).

Они позволяет получить значительное сокращение времени перемещения по сравнению с обычной резьбой благодаря увеличенному шагу. Это особенно важно в тех областях, где требуется высокая скорость перемещения при минимальных затратах усилий. В данной статье подробно разберем, чем такая резьба отличается от однозаходной, для чего нужна, как ее обозначают на чертежах, какими параметрами она характеризуется и как правильно ее нарезать, уделив внимание каждому техническому аспекту.

Отличие однозаходной и многозаходной резьбы

Прежде чем углубляться в детали, важно понять основные различия между многозаходной и однозаходной резьбой. Однозаходная, как следует из названия, имеет только один виток, который идет по всей длине цилиндра (или конической поверхности, если мы говорим о конической резьбе). Это самый распространенный тип резьбы, который используется в большинстве стандартных соединений. Однозаходная отличается относительно небольшим шагом и требует значительного количества оборотов для достижения определенного перемещения гайки или болта.

Многозаходные резьбы, в свою очередь, имеют несколько независимых витков, которые начинаются с разных точек, но параллельно друг другу проходят по всей длине резьбового элемента. Основное преимущество такого решения заключается в том, что за один оборот винта гайка перемещается по многозаходной резьбе на большее расстояние, чем на однозаходной. Это позволяет значительно сократить время перемещения при тех же условиях.

Ключевые отличия можно свести к нескольким пунктам:

1. Количество заходов многозаходной резьбы имеет несколько витков, в то время как однозаходная только один.
2. У многозаходной резьбы шаг одного витка меньше, но суммарный шаг (расстояние, на которое гайка перемещается за один оборот) значительно больше.
3. Скорость перемещения многозаходной резьбы обеспечивает более быстрое движение элементов, что критически важно для тех механизмов, где скорость играет ключевую роль.

Какие ключевые параметры

Для правильного проектирования и изготовления многозаходной резьбы необходимо учитывать ряд ключевых параметров, которые определяют ее характеристики и применение:

• Число заходов – это одно из основных свойств многозаходной резьбы. Оно указывает на количество параллельных витков, которые начинаются на одной линии. Чем больше число заходов, тем выше скорость перемещения при том же угловом движении.
• Шаг – это расстояние между двумя одинаковыми точками смежных витков. Для многозаходной резьбы общий шаг вычисляется как произведение шага одного витка на количество заходов. Например, при шаге одного витка в 2 мм и 3 заходах суммарный шаг составит 6 мм.
• Диаметр резьбы – может быть внешним (наружный диаметр винта) и внутренним (диаметр отверстия). Эти значения определяют геометрические размеры резьбового соединения и его применимость в определенной конструкции.
• Угол профиля – это угол между боковыми гранями витков. Наиболее распространенным углом профиля является 60°, но встречаются и другие варианты в зависимости от типа резьбы и её назначения.
• Глубина – это расстояние от вершины витка до основания впадины. Для многозаходной резьбы важно, чтобы глубина обеспечивала достаточную прочность соединения, особенно при больших нагрузках.
• Материал – как и в случае с однозаходной резьбой, материал играет ключевую роль. При выборе материала нужно учитывать его износостойкость, твердость и способность выдерживать динамические нагрузки, особенно в условиях высоких скоростей перемещения.

ГОСТ и основные параметры

Многозаходная резьба производится в соответствии с ГОСТ 24739-81, который регламентирует номинальные диаметры, шаги, ходы, а также допуски для трапецеидальной резьбы. Помимо этого стандарта, существуют и другие типы многозаходных резьбы, такие как метрическая и трапецеидальная, однако они не имеют официального стандарта в ГОСТ.

На чертеже ниже можно увидеть, где ход, а где шаг трапецеидальной двухзаходная резьбы.

Обозначение на чертеже

Обозначение многозаходной резьбы на чертежах имеет свою специфику, поскольку нужно указать не только основные размеры, но и количество заходов, что критично для правильного изготовления и проверки резьбы. Как правило, обозначение включает следующие элементы:

• Диаметр – указывается диаметр наружной (для внешней) или внутренней (для внутренней) части резьбы. Например, M30 означает резьбу с внешним диаметром 30 мм.
• Шаг – обозначается после диаметра, например, M22х3, где 3 мм – это шаг одного витка.
• Количество заходов – обозначается в виде числа заходов после шага резьбы. Например, M22x3-30 означает многозаходную резьбу с диаметром 30 мм, шагом одного витка 3 мм и тремя заходами.
• Класс точности – указывается по стандартам ISO или DIN, что позволяет определить, насколько точной должна быть резьба. Например,виннт М10х1,5 – 6g7g может указывать на класс точности 6g, что означает определенную точность при нарезании и сборке, а 7g – это обозначение поля допуска диаметра выступов.

Включение всех этих элементов в обозначение на чертеже гарантирует, что мастер или оператор станка точно поймет, какую резьбу необходимо нарезать.

Нарезание

Процесс нарезания многозаходной резьбы представляет собой более сложную задачу по сравнению с однозаходной, и требует высокой точности на всех этапах производства. Это связано с тем, что каждый виток многозаходной резьбы должен быть точно скоординирован с остальными, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки и правильную работу резьбового соединения.

Чаще всего для нарезания используются токарные станки с числовым программным управлением (ЧПУ), которые позволяют не только точно соблюдать геометрию резьбы, но и воспроизводить её с высокой степенью повторяемости. Для достижения необходимого качества обработки также могут использоваться специальные нарезные резцы или резьбонарезные головки с несколькими режущими элементами, каждый из которых нарезает отдельный заход.

Нарезание многозаходной резьбы требует особой настройки оборудования. Сначала на станке устанавливаются несколько резцов или одна многорежущая головка, которые последовательно обрабатывают заготовку. Каждый резец должен быть настроен на свой виток резьбы с точным сдвигом по фазе относительно предыдущего витка.

Точное расположение резцов или правильная настройка инструмента на несколько проходов является критически важным этапом, поскольку малейшее отклонение может привести к дефекту резьбы, который впоследствии негативно скажется на работе соединения. Нарезание часто производится в несколько проходов, чтобы избежать чрезмерного износа инструмента и не допустить повреждения заготовки, особенно при работе с твердыми материалами.

Нарезание с делением при перемещении верхнего суппорта

Делим и разбиваем по шагу используя при этом индикатора нарезания резьбы

Как нарезать многозаходную несколькими резцами

Нарезание многозаходной резьбы несколькими резцами – это сложный и высокоточный процесс, который требует правильной настройки и координации каждого инструмента. Применение нескольких резцов оправдано в случаях, когда необходимо ускорить процесс нарезания и обеспечить точное выполнение всех витков.

Рассмотрим пошагово, как осуществляется этот процесс.

1. Подготовка и установка резцов. Первым этапом является подготовка и установка нескольких резцов на токарный станок. Каждый резец предназначен для нарезания одного из заходов резьбы, поэтому установка должна производиться с точной координацией между ними. Обычно для многозаходной резьбы используется от двух до четырех резцов, в зависимости от числа витков. Резцы размещаются таким образом, чтобы каждый начал резание с отдельной точки на окружности заготовки. Например, если резьба трехзаходная, каждый резец должен быть установлен с угловым сдвигом в 120° относительно предыдущего.
2. Настройка станка на многозаходную резьбу. После установки резцов необходимо правильно настроить станок. Этот процесс включает в себя программирование на числовом контроллере или ручную настройку, если используется классический станок. Ключевым моментом здесь является настройка сдвига каждого резца в соответствии с количеством заходов. Например, для двухзаходной резьбы каждый резец должен быть настроен так, чтобы нарезать виток через один виток, а для трехзаходной – через два витка. Если используется станок с ЧПУ, этот сдвиг задается в программе резьбонарезания, что значительно упрощает процесс.
3. Постепенное нарезание в несколько проходов. Важно понимать, что нарезание многозаходной резьбы производится в несколько этапов, особенно если материал заготовки является твердым или диаметр резьбы значительный. Каждый резец вначале делает черновой проход, удаляя основной слой материала, а затем – чистовой проход для достижения точных размеров и гладкой поверхности витков. Это позволяет снизить нагрузку на режущие инструменты и обеспечить равномерную глубину по всей длине. Обычно заготовка проходит через 3-5 черновых и столько же чистовых проходов, чтобы достичь требуемого качества.
4. Контроль правильности нарезания. Во время нарезания каждый резец должен оставаться строго в своей траектории, чтобы избежать перекрытия витков. Оператор контролирует процесс нарезания, проверяя, как инструмент взаимодействует с заготовкой, а также оценивая глубину на каждом этапе. Используются специальные индикаторы и измерительные приборы, чтобы убедиться, что все витки соответствуют чертежным параметрам. Если на каком-то этапе обнаруживается отклонение, оператор может скорректировать процесс, чтобы достичь нужного результата.
5. Завершающий этап – проверка и снятие заусенцев. После завершения нарезания всех витков, процесс необходимо завершить финишной обработкой. Здесь производится удаление заусенцев и неровностей, которые могли возникнуть в процессе работы. Снятие заусенцев особенно важно для многозаходной резьбы, так как даже небольшие дефекты могут повлиять на работу соединения при высокоскоростной эксплуатации. Этот процесс может быть выполнен как вручную, так и с помощью специальных инструментов или оборудования.

Применение нескольких резцов для нарезания многозаходной резьбы не только ускоряет процесс, но и значительно повышает точность работы, поскольку каждый резец отвечает за конкретный виток и, при правильной настройке, исключает возможность дефектов или перекосов. Точная координация всех этапов является залогом успешного выполнения многозаходной резьбы с нужными характеристиками.

Проверка качества нарезания

После нарезания обязательным этапом является проверка ее качества. Этот процесс включает несколько ключевых методов контроля:

• Визуальный осмотр – на данном этапе проверяются возможные дефекты, такие как трещины, заусенцы, или другие отклонения от нормы, которые могут повлиять на ее функциональность.
• Контроль размеров – с помощью резьбомеров или других специализированных инструментов измеряются параметры резьбы: диаметр, шаг многозаходной резьбы, количество заходов. Эти измерения должны соответствовать заданным на чертеже значениям.
• Функциональная проверка – резьбовое соединение проверяется в сборке. Например, на болт накручивается гайка, чтобы удостовериться в легкости и плавности перемещения. Они должны обеспечивать быстрое перемещение без заеданий и перекосов.

Где используется

Они находят применение в тех отраслях, где требуется быстрое перемещение резьбового соединения при минимальном количестве оборотов. Основные области применения включают:

• Машиностроение – они используется в механизмах, где необходимо обеспечить высокую скорость передвижения. Например, в станках, где требуется быстрое перемещение рабочего инструмента.
• Автомобилестроение – резьбы с несколькими заходами находят применение в некоторых компонентах коробок передач и приводных систем, где необходима точная передача крутящего момента.
• Авиакосмическая промышленность – здесь высокие требования к надежности и скорости работы механизмов делают их незаменимыми в некоторых узлах.
• Оборудование для энергетики – они используются в узлах, где важна высокая скорость работы и минимальные затраты усилий, например, в элементах трубопроводов высокого давления.

Они – это уникальное решение для тех случаев, когда требуется ускоренное перемещение элементов при помощи резьбового соединения. Хотя процесс ее проектирования и нарезания требует большей точности и знаний, она предоставляет значительные преимущества в ряде технических областей. Важно правильно выбирать параметры резьбы, учитывая требования конкретной задачи, и следить за качеством ее изготовления для обеспечения надежности и долговечности соединения.