Что такое метрическая резьба
Тонкие метрические резьбы более восприимчивы к истиранию. Они нуждаются в длинных зацеплениях и менее подходят для высокоскоростной сборки. Тонкие нити могут легче проникать в твердые материалы, требуют меньшего крутящего момента и имеют небольшую тенденцию к ослаблению. Они также прочнее, чем грубая нить, и допускают более тонкие регулировки из-за их меньшего шага. Грубые резьбы имеют больший шаг и проще в использовании, чем мелкорезьбовые крепежные детали, и они предназначены для большинства применений.
Метрические резьбы состоят из симметричной V-образной резьбы. В плоскости оси резьбы фланцы V имеют угол 60° друг к другу. Глубина резьбы составляет 0,614 × шаг.
Угол резьбы — это угол, образованный пересечением двух сторон резьбового паза. Глубина — это расстояние между гребнем и корнем нити, измеренное перпендикулярно оси. Угол опережения — это угол спирали нити, основанный на расстоянии опережения. Одиночная начальная нить имеет расстояние вывода, равное ее шагу, и в свою очередь имеет относительно небольшой угол вывода. Многозаходные резьбы имеют большее расстояние вывода и, следовательно, больший угол вывода.
Особенности метрической резьбы
Винтовые резьбы выполняют три основные функции в механических системах:
- обеспечивают зажимное усилие;
- ограничивают или контролируют движение;
- передают мощность.
Геометрически винтовая резьба представляет собой спиральную наклонную плоскость. Спираль — это кривая, определяемая перемещением точки с равномерной угловой и линейной скоростью вокруг оси. Расстояние, на которое точка перемещается линейно (параллельно оси) за один оборот, называется шагом.
Термин «внутренняя резьба» относится к резьбе, вырезанной в боковой стенке существующего отверстия. Наружная резьба свернута в наружную цилиндрическую поверхность крепежа или шпильки. Размер, наиболее часто ассоциируемый с резьбой винта, — это номинальный диаметр. Например, болт и гайка могут быть описаны как имеющие диаметр М12 х 1.75. Первое значение — это и есть диаметр, а второе — резьбовой шаг. Но ни наружная резьба болта, ни внутренняя резьба гайки не имеют точно 500 мм в диаметре. На самом деле диаметр болта немного меньше, а диаметр гайки немного больше. Но проще указать компоненты по единому обозначению размера, так как болт и гайка являются сопрягаемыми компонентами.
Технические характеристики метрической резьбы всегда начинаются с обозначения серии резьбы (например, M или MJ), за которым следуют номинальный диаметр крепежного элемента и шаг резьбы в миллиметрах, разделенные символом «x». Существует несколько серий метрических резьб, используемых для специальных применений. Стандарт — это серия М. Серия MJ является одной из наиболее распространенных специальных прикладных нитей.
Метрическая крепежная резьба серии М — это общий профиль резьбы. Серия MJ обозначает внешнюю резьбу, имеющую увеличенный радиус корня, тем самым обладающую более высокой усталостной прочностью (за счет снижения концентрации напряжений), но требующую усеченной высоты гребня внутренней резьбы MJ для предотвращения помех на внешнем корне резьбы MJ. Внешние резьбы M совместимы как с внутренними резьбами M, так и с внутренними резьбами MJ.
Если не указано иное, винтовые резьбы считаются правосторонними. Это означает, что направление вращения спирали нити по часовой стрелке заставит ее двигаться вдоль своей оси. Левосторонние нити продвигаются вперед при вращении против часовой стрелки.
Левосторонние резьбы часто используются в ситуациях, когда вращательные нагрузки могут привести к ослаблению правосторонних резьб во время эксплуатации. Распространенный пример — велосипед. Педали велосипеда крепятся к кривошипу с помощью винтовых резьб. Одна сторона велосипеда использует правую резьбу, а другая — левую. Это предотвращает движения педалей и кривошипа от отвинчивания педали и ее падения во время использования. Левая резьба должна быть указана в спецификации изделия. Это достигается путем добавления «LH» в конец описания технических характеристик.
Конические трубные резьбы
рисунок трубные конические резьбы
Коническая трубная резьба ГОСТ 6211-81 (1-й типоразмер)
Единица измерения параметров: Дюйм
Соответствует закругленному профилю трубной цилиндрической резьбы с углом 55°. См. верхнюю часть (I) трехмерного изображения «рисунок трубные конические резьбы».
Условное обозначение
Международная: R
Япония: PT
Великобритания: BSPT
Указывается буква R и номинальный диаметр Dy. Обозначение R означает наружный вид резьбы, Rc внутренний, Rp внутренний цилиндрический. По аналогии с цилиндрической трубной резьбой для левой резьбы используется LH.
Примеры:
R1 ½ — наружная трубная коническая резьба, номинальный диаметр Dy = 1 ½ дюйма.
R1 ½ LH — наружная трубная коническая резьба, номинальный диаметр Dy = 1 ½ дюйма, левая.
Коническая дюймовая резьба ГОСТ 6111 — 52 (2-й типоразмер)
Единица измерения параметров: Дюйм
Изготавливается на поверхностях с конусностью 1:16
Имеет угол профиля 60°. См. нижнюю часть (II) трехмерного изображения «рисунок трубные конические резьбы». Применяется в трубопроводах (топливных, водяных, воздушных) машин и станков с относительно невысоким давлением. Использование данного типа соединения предполагает герметичность и стопорение резьбы без дополнительных специальных средств (льняных нитей, пряжи с суриком).
Условное обозначение
Первой идет буква К, далее ГОСТ.
Пример:K ½ ГОСТ 6111 — 52
Расшифровывается как: резьба коническая дюймовая с наружным и внутренним диаметром в основной плоскости примерно равным наружному и внутреннему Ø трубной цилиндрической резьбы G ½
Таблица основных параметров конической дюймовой резьбы
| Обозначение размера резьбы (d,дюймы) | Число ниток на 1″ n | Шаг резьбы S, мм | Длина резьбы, мм | Наружный диаметр резьбы в основной плоскости d, мм | |
| Рабочая l1 | От торца трубы до основной плоскости l2 | ||||
| 1/16 | 27 | 0,941 | 6,5 | 4,064 | 7,895 |
| 1/8 | 27 | 0,941 | 7,0 | 4,572 | 10,272 |
| 1/4 | 18 | 1,411 | 9,5 | 5,080 | 13,572 |
| 3/8 | 18 | 1,411 | 10,5 | 6,096 | 17,055 |
| 1/2 | 14 | 1,814 | 13,5 | 8,128 | 21 793 |
| 3/4 | 14 | 1,814 | 14,0 | 8,611 | 26,568 |
| 1 | 11 1/2 | 2,209 | 17,5 | 10,160 | 33,228 |
| 1 1/4 | 11 1/2 | 2,209 | 18,0 | 10,668 | 41,985 |
| 1 1/2 | 11 1/2 | 2,209 | 18,5 | 10,668 | 48,054 |
| 2 | 11 1/2 | 2,209 | 19,0 | 11,074 | 60,092 |
Основные ГОСТы
Все метизы и крепежные детали, имеющие винтовую резьбу по метрической системе измерения, изготавливаются в соответствии с государственными и международными стандартами и нормативными документами. Поэтому они могут различаться по классу, размерам и некоторым другим параметрам, но в обязательном порядке должны соответствовать разрешенным требованиям и допустимым значениям. В ином случае продукция не может быть сертифицирована и использована в производственной сфере. К тому же официальные продажи таких изделий запрещены.
Крепежные изделия с винтовой метрической резьбой регламентируются несколькими нормативными документами:
- ГОСТ 8724, где прописаны допустимые значения диаметра и шага;
- ГОСТ 24705 2004 содержит информацию об основных размерах метрической резьбы;
- ГОСТ 9150 включает необходимые сведения о профиле метрической резьбы;
- ГОСТ 16093 прописывает допуски и обозначения для изделий.
Метрические резьбы регламентируются также международным стандартом ISO 261-98. Российский ГОСТ 8724-2002 полностью повторяет его текст на русском языке. Правда, в нем есть дополнения, характерные для потребностей российской экономики.
Геометрические размеры
От перечисленных выше параметров зависят эксплуатационные характеристики. От всех трех диаметров зависит то, какое отверстие нужно делать с помощью сверла при работе с метчиком. От шага и хода – насколько прочно будет происходить завинчивание, чем больше витков, и чем они чаще, тем лучше. Такая работа является более тонкой, поэтому выполнить ее в домашних условиях фактически невозможно, только на специальном оборудовании.
От того, насколько глубокие канавки, зависит прочность соединения. Здесь тоже есть ограничения. Если болтик будет выполнен в миниатюре, то слишком сильный перепад между углублениями и гребнями делать нельзя, это повышает хрупкость.
Угол профиля определяет то, насколько хорошо будет входить передняя часть метчика в материал. Ведь не так просто начать вращения, к тому же сделать это достаточно ровно, без перекосов. Чем мягче материал (например, медь или алюминий), тем лучше происходит вкручивание. Очень важна соразмерность двух элементов, которые приходят во взаимодействие.
Таблица размеров метрической резьбы
Таблица метрической резьбы ISO:
| Метрический профиль ISO | Наружная резьба | |||||
| Нити | Основной диаметр | Диаметр шага | Малый диаметр | |||
| Размер шага | Максимум | Минимум | Максимум | Минимум | Максимум | Минимум |
| М 2 х 0,4 | 1.981 | 1.886 | 1.721 | 1.654 | 1.548 | 1.408 |
| М 2,2 х 0,45 | 2.18 | 2.08 | 1.888 | 1.817 | 1.693 | 1.54 |
| М 3 х 0,5 | 2.98 | 2.874 | 2.655 | 2.58 | 2.439 | 2.272 |
| М 8 х 1,25 | 7.972 | 7.76 | 7.16 | 7.042 | 6.619 | 6.272 |
| М 12 х 1,75 | 11.97 | 11.7 | 10.83 | 10.68 | 10.072 | 9.601 |
| М 16 х 2 | 15.96 | 15.68 | 14.66 | 14.5 | 13.797 | 13.271 |
| М 20 х 2,5 | 19.96 | 19.62 | 18.33 | 18.16 | 17.252 | 16.624 |
| М 24 х 3 | 23.95 | 23.58 | 22 | 21.8 | 20.704 | 19.955 |
| М 30 х 3,5 | 29.95 | 29.52 | 27.67 | 27.46 | 26.158 | 25.306 |
| М 36 х 4 | 35.94 | 35.47 | 33.34 | 33.12 | 31.61 | 30.654 |
| М 48 х 5 | 47.93 | 47.4 | 44.68 | 44.43 | 42.516 | 41.351 |
| М 60 х 5,5 | 59.93 | 59.37 | 56.35 | 56.09 | 53.971 | 52.7 |
| М 80 х 6 | 79.92 | 79.32 | 76.02 | 75.74 | 73.425 | 72.047 |
| М 100 х 6 | 99.92 | 99.32 | 96.02 | 95.72 | 93.425 | 92.027 |
Таблица 2 метрической резьбы ISO:
| Метрический профиль ISO | Внутренняя резьба | |||||
| Нити | Малый диаметр | Диаметр шага | Основной диаметр | |||
| Размер шага | Максимум | Минимум | Максимум | Минимум | Максимум | Минимум |
| М 2 х 0,4 | 1.679 | 1.567 | 1.83 | 1.74 | 2.148 | 2 |
| М 2,2 х 0,45 | 1.838 | 1.713 | 2.003 | 1.908 | 2.36 | 2.2 |
| М 3 х 0,5 | 2.599 | 2.459 | 2.775 | 2.308 | 3.172 | 3 |
| М 8 х 1,25 | 6.912 | 6.647 | 7.348 | 7.188 | 8.34 | 8 |
| М 12 х 1,75 | 10.441 | 10.106 | 11.063 | 10.863 | 12.453 | 12 |
| М 20 х 2,5 | 17.744 | 17.294 | 18.6 | 18.376 | 20.585 | 20 |
| М 30 х 3,5 | 26.771 | 26.211 | 28.007 | 27.727 | 30.785 | 30 |
| М 60 х 5,5 | 54.796 | 54.046 | 56.783 | 56.428 | 61.149 | 60 |
| М 80 х 6 | 74.305 | 73.505 | 76.478 | 76.103 | 81.241 | 80 |
| М 100 х 6 | 94.305 | 93.505 | 96.503 | 96.103 | 101.27 | 100 |
Сфера применения
Используются повсеместно – в автомобилестроении, станкостроении, в изготовлении бытовой техники и в быту. Особенность технологии в том, что она прочно вошла в нашу жизнь из-за своего удобства, а также захватила все области производства, так как конструкции могут производиться как крупные, так и миниатюрные. Самые простые примеры – это гайка и болт. В первом случае произведена внутренняя нарезка с помощью метчика, а во втором – внешняя, с использованием плашки.
Гайки и шурупы из разных материалов используются везде. От самых миниатюрных креплений, например, при закручивании крышки мобильного телефона, до огромных гаек, на которых держался колеса большегрузных автомобилей.
Территориально способ применяется во всем мире. В России есть ГОСТы, у нас маркировка измеряется в мм. За рубежом используется дюймовое измерение. Мы предлагаем таблицу, как соотносятся миллиметры и дюймы:
| Диаметр в дюймах | Наружное сечение в мм | Внутреннее сечение в мм |
| 0,25 | 6,35 | 4,724 |
| 0,375 | 9,525 | 7,492 |
| 0,5 | 12,7 | 9,989 |
| 0,75 | 19,05 | 15,798 |
| 1 | 25,4 | 21,334 |
| 1,125 | 28,575 | 23,929 |
| 1,025 | 31,75 | 27,104 |
| 1,375 | 34,925 | 29,504 |
| 1,5 | 38,1 | 32,679 |
Поля допусков
Для ряда производственных циклов важно максимальное соответствие соединяемых деталей. Такие значения называются точными. Это приводит к:
- повышенной герметичности – никаких лишних зазоров;
- прочность;
- отсутствие вибраций.
Изготовление происходит исключительно на станках для металлообработки, которые основаны на дистанционном пульте управления. Здесь оператор не отвечает за процесс, а только заносит проект, разработанный с помощью автоматизированной программы для проектирования, в компьютер. Инструменты с высокой точностью до 0,001 мм вытачивают зубцы.
Второй стандартный размер точности метрических резьб – это средний. Он является нормой, применяется наиболее часто. Именно к этой категории относится крепеж, который поставляется на прилавки строительных магазинах. Изготовление – машинное, но с применением ручной установки и закрепления детали, направления сверла и пр.
Третий класс – грубый. К нему можно причислить нарезки, которые производятся умельцами в домашних условиях. Часто не имеют трехслойной обработки, во многих случаях концы витков обломаны или готовы к тому, чтобы крошиться.
Правила обозначения
В маркировке присутствует несколько параметров. Каждый из них находит буквенное или числовое отображение. Если такого набора нет на торце изделия (плашки и метчика, готовых металлических крепежей), то, возможно, это подделка. Что обозначается:
- Уровень допуска, то есть точность соответствия заявленным размерам.
- Тип. Для метрической – буква М. Для остальных вариантов другие маркировки, например для цилиндрической – G.
- Внутренний диаметр. Шаг не указывается, так как согласно стандартам все конструкции имеют аналогичный ход, если обладают одинаковым сечением.
Также есть обозначение длины свинчивания. Она может быть:
- N – средней.
- S – мелкой.
- L – крупной.
Все вышеперечисленное указывается как на чертеже при проектировании и изготовлении изделий, так и уже в момент производства – обычно применяется метод гравировки. Он наиболее долговечный, а при попытке сэкономить используется краска.
Измерение внутреннего диаметра резьбы
Измерение внутренней резьбы производят кронциркулем. Инструмент устанавливают на шаблонную деталь по резьбовому калибру, а затем сравнивают с исходным внутренним диаметром резьбового соединения. Для получения точных значений кронциркуль необходимо расположить под углом к измеряемой оси.
Также для измерения внутреннего диаметра резьбы можно использовать приборы для цилиндрической резьбы. Это связано с тем, что внутренний диаметр обладает гладкой поверхностью и идеально подходит для формы наконечников, используемых в этих инструментах. Полученные результаты проверяют, используя калибры-пробки.
Измерение среднего диаметра резьбы
Для измерения среднего диаметра резьбы необходимо использовать резьбовой микрометр в комплекте с разными наконечниками (один с конусом, второй с вырезом). Предел измерения указывают обычно на самих средствах измерения. Так, маркировка М 3–5 обозначает, что комплект позволяет измерить резьбу с шагом 3; 3,5; 4; 4,5 и 5 мм.
Вставки к резьбовому микрометру
Для измерения среднего диаметра резьбы пользуются микрометром. Сменные наконечники инструмента вставляются в отверстие винта и позволяют добиться максимально точных измерений.
Если в качестве результата достаточно усредненных значений, вместо микрометра допускается использовать кронциркуль. По конструкции он представляет собой шариковые наконечники, размеры которых должны совпадать с типом и шагом резьбового соединения. Чтобы узнать средний диаметр, наконечники кронциркуля необходимо выставить по резьбовому калибру. Затем процедуру повторяют с боковыми сторонами детали. Для оценки результатов измерений используют резьбовые скобы. А точность диаметра проверяют, сравнивая полученную резьбу с шаблоном.
Для контроля среднего диаметра резьбы, состоящей максимум из двух витков, пользуются методом двух проволочек. Измерение производят следующим образом: на противоположные выступы и впадины резьбы накладывают проволоки, диаметр которых совпадает с одной из табличных единиц. При этом расстояние между концами проволочек демонстрирует средний диаметр детали. Для каждого из классов точности создаются отдельные проволоки, соответствующие ГОСТ 2475-88. При выведении конечных чисел берут во внимание возможную погрешность, потому что метод двух проволочек не позволяет добиться точных значений.
Еще один метод измерения среднего диаметра резьбы состоит в использовании микроскопа. Прибор прикладывают к боковой стороне профиля заготовки, а окуляры наводят на изображение профиля с каждой стороны, чтобы определить его размер. Значения, которые были получены в результате измерений, складывают и делят на количество сторон. Полученное среднее арифметическое — это и есть средний диаметр резьбового соединения.
