Что такое коническая резьба

Резьбовые соединения отличаются высокой прочностью и надежностью. Данный способ скрепления отдельных компонентов различных конструкций обеспечивает простую сборку и разборку. Резьбовые типы соединения отличаются параметрами. Это определяет их сферу применения.

Особенности конической резьбы определяются в ее названии: на одной стороне детали формируется резьба по внешнему конусу, на другой – по внутреннему. Данный вид скрепления применяется для соединения элементов трубных магистралей в различных системах инженерных коммуникаций. В частности, это нефтяные и газовые магистрали. Коническая резьба – гарантия не только надежной фиксации, но и обеспечения герметичности конструкций.

Особенности

Отличием конической резьбы является нарезка зубьев по линии конуса. Стандартизованный угол профиля в виде равнобедренного треугольника составляет 55°. То есть, в направлении окончания трубы ее диаметр резьбы уменьшается. Это позволяет обеспечить самоуплотнение и герметичность стыка элементов конструкции. Соединения данного типа характеризуются высокой прочностью. Характерная особенность – трапециевидные зубья с закругленнными впадинами и вершинами. Это позволяет достичь высоких показателей герметичности.

Шаг между витками – базовый параметр при нарезке конической резьбы. Это количество витков на дюйме. Угол наклона конуса φ/2 составляет 1°47′24′′ при базовой конусности 1:16. Выбор шага зависит от диаметра. Предельное значение размерности для деталей, на которых может быть выполнена нарезка конической резьбы, – 6 дюймов. При большем диаметре для соединения компонентов конструкции применяют сварку.

Плюсом данного вида резьбы считают то, что нарезку можно выполнять без демонтажа. Для этого используют специальные резьбонарезные инструменты. В процессе рабочих операций всегда возникает большой вращающий момент. Поэтому для гарантии точности проводимых операций применяют специальные тиски для фиксации труб.

Требования и характеристики

Требования и характеристики конической резьбы определяются различными ГОСтами. Документы содержат информацию о маркировке на чертежах, а также рекомендации по проведению работ. Для получения конической резьбы в соответствии с заданными параметрами требуется соблюдать технологию. Размерность соединяемых деталей согласно нормативным документам составляет 1/16′′ до 6′′.

Другие базовые характеристики, указанные в ГОСТах:

1. Количество витков –11–28 на дюйм.
2. Шаг – 0,8–2,309 мм.
3. Угол наклона диаметра к высоте – 1:16.

Допустимые значения внешнего и внутреннего диаметра в диапазонах соответственно:

1. 9,729 – 33,25 мм.
2. 8,567 – 30,292 мм.

Допустимый шаг в зависимости от номинального диаметра заготовок приведен в специальной справочной литературе. Показатель определяется параллельно резьбовой оси, которая фиксируется перпендикулярно биссектрисе угла профиля.

В процессе выполнения нарезки в обязательном порядке выполняют все необходимые проверки. Важно обеспечить резьбовое сопряжение не менее чем двумя витками с профилем. Для измерений используют специальные инструменты. Относительно номинала размер осевого смещения базовой плоскости не должен быть больше шага резьбы. Не должно возникать перетяга при свинчивании. Это достигается, если основная плоскость трубы совпадает с торцом муфты.

Обозначения

На чертежах различные обозначения для конической резьбы регламентируются ГОСТом. Маркировка для данного резьбового соединения – литера «К». Диаметр отображается в виде дроби, в которой:

1. Числитель – размер внутреннего диаметра.
2. Знаменатель – размер внешнего диаметра.

Особенностью обозначения конической резьбы на чертежах является указание значений трех диаметров:

1. Внутреннего – «D1, d1».
2. Среднего – «D2, d2».
3. Внешнего – «D, d».

Другие обозначения:

1. «n» – число витков на дюйм.
2. «P» – шаг резьбы.
3. «L1» – рабочая длина резьбы.
4. «L2» – длина резьбы до основной плоскости торца трубы.
5. «Н» – рабочая высота витка.
6. «LH» – резьба с левой спиралью.
7. «RH» – резьбы с правой спиралью.

Отличия метрической и дюймовой конической резьбы

Метрическая и дюймовая резьба отличаются тем, что для установки параметров используют разные системы единиц измерения. В первом случае размеры отображаются в миллиметрах, а во втором – в дюймах. Как результат, при пересчете возникают определенные отличия и проблемы.

Прежде всего, разница связана с разными градусными мерами углов при вершинах. В описываемой выше конической резьбе угол профиля составляет 55°. Для метрической конической резьбы показатель составляет 60°. Эта разница меняет форму гребней. В метрической конической резьбе они более широкие у основания и имеют увеличенную высоту. Детали с резьбой, нарезанной по параметрам разных систем измерения, несовместимы.

При создании конической резьбы применяются американские стандарты NPT/NPTF. Сегодня они остаются актуальными для с трубопроводных магистралей. В ГОСТе 6111 «Резьба: угол профиля 60°» содержатся эксплуатационные характеристики и размеры. Он используется во всех странах СНГ. В стандарте указаны точные параметры резьбы. Это гарантирует изготовление высококачественных деталей с плотным прилеганием. У мастеров не возникает сложностей при проведении работ по созданию конической резьбы в соответствии с определенными требованиями.

Метрическая коническая резьба формируется на основании базовых эксплуатационных параметров, указанных в ГОСТах 25229-82, ГОСТ 9150-81. Она может быть выполнена с мелкими или крупными шагами. Второй вариант является более популярным, поскольку уменьшаются риски ошибок, и повышается износостойкость деталей в процессе эксплуатации. Резьбу с крупным шагом широко используют при создании тонкостенных резьбовых соединений, которые планируется эксплуатировать под высокими нагрузками. При использовании резьбы с меньшим шагом обеспечивается надежность на фоне снижения вероятности самоотвинчивания, а также увеличивается прочность конструкции.

Оборудование и инструменты

Создают наружную резьбу, наиболее часто с помощью плашек. Металлорежущие инструменты круглой формы производят из закаленной стали. Они отличаются формой и размерами. Параметры приспособлений задаются ГОСТами.

Плашки – простые и универсальные приспособления. Их применяют часто как при ручном способе для разовых работ, так и в качестве оснастки для специальных станков при серийном производстве. Резьбу с помощью плашек нарезают в один проход.

По своей конструкции плашки представляют собой гайки особой формы. В них имеется:

1. Резьбовое окно по центру с формирующими режущими кромками. Оно используется непосредственно для нарезания резьбы.
2. Отверстия по сторонам. Через них отводится снятая в процессе формирования резьбы металлическая стружка.
3. Специальные пазы. Они предназначены для установки съемных ручек.

Для создания внешней конической резьбы используют клуппы. Эти инструменты также часто используют для восстановления геометрии поврежденной нарезки. Клупп представляет собой круглую металлическую рамку в виде трубки из прочного металла. В ней фиксируются 4 съемных резца из инструментальной высокопрочной стали. Приспособление оснащается широким держателем с направляющей трубкой, поэтому при его использовании уменьшаются риски перекоса резьбы. Первые резцы – менее глубокие. Они в процессе нарезки создают черновую дорожку. Это позволяет обеспечить точность дальнейших операций и исключает вероятность образования искривлений. Все последующие резцы завершают нарезку в соответствии с установленными параметрами.

Клуппы представлены различными видами. Самые простые – ручные. При их использовании резьбу нарезают исключительно за счет применения мускульной силы. Более удобными являются комплекты с трещоткой, которая позволяет осуществлять возвратно-поступательными движениями накручивание клуппа. Такие приспособления походят для нарезки резьбы на профессиональном уровне. Электрические устройства по виду напоминают болгарку. В оборудование вместо отрезного диска устанавливают клупп. Для фиксации используют зажимную струбцину. Она позволяет повысить безопасность и увеличить скорость операций.

Для нарезки используют специальные станки с мощными двигателями. Безопасность эксплуатации гарантируется установкой тормоза. В оборудовании используется разнообразная оснастка, что позволяет оптимизировать рабочий процесс. Нарезку на станках выполняют с помощью особых резьбонарезных плашек, в которых имеется возможность раздвигать резцы. Это гарантирует высокую точность нарезания и повышает производительность.

При создании резьбы шпиндель работает на низких обороты. С помощью специальных настроек в современных станках можно задавать точные параметры. Важно, чтобы в процессе одного оборота заготовки выполнялось перемещение на один шаг резьбы. При использовании современных станков имеется возможность формировать даже нестандартные варианты резьбовых соединений.

Специализированное оборудование гарантирует высокое качество рабочих операций. Оно отличается надежностью и долговечностью. Можно приобрести не только стационарные модели, но и мобильные устройства.

Внутреннюю коническую резьбу нарезают метчиками. Этот специальный инструмент имеет вид длинного винта, с канавками для отведения стружки. Для его производства используют закаленную сталь с высокими прочностными характеристиками. Особенностью конструкции является наличие рабочей части. Ее вставляют внутрь трубы и вращают. Приспособление оснащается хвостовиком, который фиксируется в специальном держателе.

Для создания внутренней резьбы используют специальные станки. В них фиксируют метчики в качестве оснастки. В процессе проведения операций их вращение осуществляется с помощью электромотора. Данный тип оборудования представлен на рынке стационарными и мобильными моделями.

Технология работ

При создании конической резьбы требуется соблюдение определенных условий. Только при профессиональном подходе можно гарантировать высококачественное и герметичное соединение элементов конструкции. Прежде всего, следует соблюдать заданные параметры длину и диаметра создаваемой резьбы. Аналогичные требования к соосности режущей части и отверстия.

Последовательность работ при формировании конической резьбы:

1. Фиксация детали в тисках со специальной конструкцией в вертикальном положении.
2. Нанесение смазочных материалов на рабочую поверхность режущего инструмента.
3. Установка приспособления по горизонтали строго перпендикулярно к оси трубы.
4. Нарезка нескольких пробных витков.
5. Снятие инструмента для оценки качества полученной резьбы.
6. Выполнение повторной нарезки резьбы при обнаружении дефектов.
7. Формирование резьбы на определенном отрезке.
8. Удаление остатков стружки.
9. Снятие режущего инструмента.
10. Очистка режущего инструмента.

В процессе работ необходимо постоянно контролировать угол профиля. При жестких требованиях к герметичности конструкций используют дюймовую резьбу с углом 55° и трапециевидными скругленными зубьями.

Чтобы гарантировать высокую точность при формировании резьбы, рекомендуют вначале выполнить черновую дорожку. Упростить и облегчить процесс нарезки можно, если предварительно выполнить засверливание с помощью сверла с меньшим диаметром. После выполнения пары оборотов режущего инструмента выполняют один оборот в обратную сторону. Это повышает качество создаваемой резьбы. Обязательно нужно снять фаску с края заготовки под требуемым углом для того, чтобы легче было выполнить первые насечки.

После того как будет пройдена половина длины нарезки, нужно уменьшить прилагаемое усилие и продолжать работу с повышенной аккуратностью. По завершении работ следует поворачивать используемый режущий инструмент в обратную сторону до момента полного его освобождения.