Разметочные инструменты
Для разметки заготовок перед их слесарной обработкой используются разметочные инструменты, во многом напоминающие столярные разметочные.
Это чертилки для проведения разметочных линий на поверхности металла по линейке, угольнику, шаблону и рейсмус для проведения горизонтальных линий. И чертилка, и рейсмус изготавливаются из инструментальной стали, а концы их закаливают и затачивают. Но для точной разметки горизонтальных линий имеется штанген-рейсмус, позволяющий наносить горизонтальные разметочные линии с более высокой точностью.
Для разметки окружностей используется разметочный циркуль с острыми иглами и разметочный штангенциркуль для окружностей большого диаметра. Оба эти инструмента полностью аналогичны столярным инструментам того же назначения.
Стоит упомянуть кернер-центроискатель - этот инструмент с коническим раструбом устанавливается на торец вала или другой цилиндрической детали так, чтобы оси детали и инструмента совпадали, после чего ударом по головке керна производят нанесение метки на центр окружности. Но угольник-центро-искатель, аналогичный столярному, применяется и в слесарном деле. Применение кернера-центроискателя ограничено размерами конического раструба, поэтому область использования угольника-центроискателя шире и использование его проще на практике.
Для проверки горизонтальности и вертикальности плоскостей при разметке служат уровни - простые и комбинированные. Комбинированные уровни с двумя ампулами позволяют одновременно проверять как вертикальность, так и горизонтальность плоскостей, но бывают комбинированные уровни с тремя ампулами, с помощью которых одновременно можно дополнительно проверять уровень наклонной плоскости.
Для нанесения меток при разметке служит керн или кернер в виде стального стержня из инструментальной стали. Один конец керна сферический и заточен под боек молотка, а другой конический с острием для нанесения меток.
Разметка заготовок производится на разметочной плите - обычно такая плита изготавливается из чугуна, шлифуется и пришабривается. Плита устанавливается строго горизонтально по уровню, а ее поверхность должна быть всегда сухой и чистой. Разметка загрязненных заготовок и перемещение заготовок по поверхности плиты недопустимо, так как поверхность плиты не должна иметь царапин и вмятин. После работы поверхность разметочной плиты тщательно очищают, протирают маслом для предотвращения коррозии и закрывают деревянным щитом.
Кроме разметочной плиты используют различные подкладки, чаще всего это призмы, позволяющие размечать цилиндрические заготовки. Для разметки применяются чертилки, керны, рейсмусы и специальные разметочные молотки различной конструкции. Иногда в уширенную головку такого молотка бывает вставлена 4-кратная лупа, полая рукоятка молотка используется в качестве пенала для керна и чертилок, а на рукоятку наносят сантиметровую шкалу.
При разметке заготовки сперва наносят базовые линии или точки, от которых можно определить положение всех линий будущей детали. Наносят вертикальные и горизонтальные линии, после чего приступают к разметке окружностей, дуг и наклонных линий. При разметке заготовок очень полезны сведения из курса технического черчения - например, приемы деления окружности на произвольное количество частей, деления отрезка прямой на произвольное количество частей, построение углов и т. д.
Метчики и плашки
Резьбовые соединения составляют основную массу разъемных соединений в технике, и виды резьбы и инструменты для ее нарезания весьма разнообразны.
Резьба - это винтовая линия с определенным профилем сечения, который может быть различен. Резьба с треугольным профилем используется для крепежных изделий и соединительных участков деталей, трапецевидная резьба является лучшим вариантом для ходовых винтов, резьба прямоугольная тоже используется для ходовых винтов и силовых передач, упорная резьба сама объявляет о своем назначении, резьба круглая используется для электрических лампочек и вообще на деталях из тонкого листа. Кроме этого резьба может быть правой и левой, цилиндрической и конической, однозаходной и многозаходной. Но основную массу резьб составляют резьбы крепежные - однозаходные резьбы с треугольным профилем: метрические с углом 60 градусов при вершине и дюймовые с углом при вершине 55 градусов.
Размеры метрической резьбы определены в миллиметрах, а дюймовой - в дюймах, поэтому эти виды резьбы абсолютно не совместимы, как бы они ни казались, близки по размерам. Расстояние между вершинами соседних витков называется шагом резьбы, и у метрических резьб различают шаг крупный (основной) и несколько мелких. Например, резьба M 10 х 1,5 - крупная метрическая резьба с шагом 1,5 мм; M 10 x l,25, M 10 x 1,0, М 10 х 0,75 и М 10 х 0,5 -мелкие резьбы с шагом 1,25, 1,0, 0,75 и 0,5 мм соответственно.
Резьбы основные с крупным шагом нарезают диаметром от 1 до 68 мм, а мелкую резьбу с шагом 1 мм - от 1 до 600 мм. У дюймовой резьбы шаг измеряется числом ниток (витков резьбы) на дюйм длины, например 12 ниток на дюйм - это резьбы 1/2" и 9/16" (наружный диаметр резьбы 12,7 мм и 14,288 мм, шаг резьбы 2,117 мм). Шаг у дюймовой резьбы больше по сравнению с метрической, поэтому дюймовая резьба выдерживает большую нагрузку, чем близкая по диаметру метрическая. Это обстоятельство определило области, где дюймовая резьба используется до сих пор -крепежные изделия для аппаратуры высокого давления, муфтовые соединения трубопроводов и некоторые другие случаи больших нагрузок. Аналогов мелких метрических резьб у дюймовой резьбы нет. У дюймовой резьбы есть разновидность - резьба трубная.
Это тоже дюймовая резьба, нарезаемая на трубах и муфтах, но ее обозначение и размеры отличаются от обозначения обычной дюймовой резьбы. Обозначение «труб 1"» («труб 1 дюйм») обозначает дюймовую резьбу с наружным диаметром 33,25 мм и шагом 11 ниток на дюйм (2,309 мм), нарезанную на дюймовой трубе - но у дюймовой трубы диаметр 1" внутри (условный диаметр трубы). Из-за такой разницы в обозначениях происходит большая путаница, поэтому в таблице 1 приведены некоторые данные о размерах трубной дюймовой резьбы, нарезаемой на водо-газопроводных трубах, изготавливаемых до сих пор по размерам в дюймовой системе единиц.
Обратите внимание, что шаг у трубной дюймовой резьбы начиная с одного дюйма одинаковый - 11 ниток на дюйм, и это до пяти дюймов (труба с наружным диаметром 140 мм!).
Наружная и внутренняя резьба образуют пару, и для нарезания резьбы существует специальный режущий инструмент. Для нарезания резьбы внутри отверстия используется резьбонарезный инструмент под названием метчик, а для нарезания наружной резьбы на стержне - плашка.
Метчик представляет собой стержень с резьбой, на котором прорезаны продольные (реже - винтовые) канавки, образующие режущие кромки в том месте, где канавки пресекаются с витками резьбы. Но такой метчик еще нужно сделать пригодным для работы, и у него стачивают первые витки, образуя коническую заборную часть. Метчики выпускаются в комплекте - черновой, средний и чистовой. Начинают нарезать резьбу черновым метчиком, у которого заборная часть составляет 4 витка, затем резьбу углубляют средним метчиком (заборная часть - 3 витка) и окончательно создают полный профиль резьбы метчиком чистовым.
Полный профиль резьбы имеет только чистовой метчик, поэтому резьба после среднего метчика - неполная. Обычно метчики обозначают рисками около хвостовика: одна (черновой), две (средний) и три риски (чистовой). Реже используются римские цифры - I, II и III. Метчики в зависимости от назначения бывают слесарные, гаечные, машинные, раздвижные и целый ряд специальных, но в домашних условиях мы обычно используем простые слесарные метчики для нарезания резьбы вручную. Слесарные метчики в свою очередь бывают цилиндрические и конические - у цилиндрических метчиков наборе из трех инструментов они имеют разный наружный диаметр, и полный профиль резьбы можно получить только чистовым метчиком, а у конических метчиков наружный диаметр в наборе одинаковый, и отличаются они только длиной заборной части. Выпускаются метчики для нарезания метрических (с разным шагом) и дюймовых резьб, как для правой, так и для левой резьбы. Диаметр отверстия под нарезание резьбы должен быть близок к внутреннему диаметру резьбы (но не равен ему!). Величина диаметра отверстия под нарезание резьбы зависит не только от размера (наружного диаметра) резьбы, но и от ее шага и от пластичности материала детали. Поэтому можно встретить таблицы с отличными величинами диаметров отверстий для стали, цветных металлов и пластиков. В таблице 2 приведены диаметры отверстий в металле (сталь) под резьбы метрические, причем для мелкой резьбы (с более мелким шагом) диаметры отверстий будут меньше.
В таблице 3 приведены значения диаметров отверстий под нарезание дюймовой резьбы. В связи с тем, что высота профиля у дюймовой резьбы больше (высота профиля у метрической резьбы примерно равна 0,54 от величины шага, а у дюймовой резьбы - примерно 0,64 от величины шага), диаметр отверстий под дюймовую резьбу должен быть соответственно меньше.
Вообще диаметр отверстия под резьбу бы много больше внутреннего диаметра резьбы, иначе профиль резьбы получится неполным, поэтому сверлить отверстия под резьбу «с запасом» - большего диаметра - не следует.
Таблицу, подобную таблице 2, вы легко найдете в любом справочнике, а увеличенный объем таблицы 3 обусловлен тем, что практически все крепежные изделия в современной импортной бытовой аппаратуре выполнены с дюймовой резьбой. Кроме того, в сборной мебели все чаще стали появляться болты с дюймовой резьбой диаметром 7/16" (11,11 мм)-правда, найти метчики и плашки малых размеров для дюймовой резьбы затруднительно - для нашего рынка это пока редкость. Для нарезания наружной резьбы имеется несколько режущих инструментов - плашки цельные, плашки разрезные, плашки раздвижные и винтовальные доски.
Цельная плашка не имеет сплошной режущей поверхности, и нарезание резьбы производится секторами, а для начала первого витка имеется неполный профиль на краю инструмента. Цельная плашка нарезает полный профиль резьбы за один проход. Плашка разрезная обычно применяется для более крупной по диаметру резьбы, когда выполнить полный профиль резьбы за один проход затруднительно. Поэтому, работая разрезной плашкой, ее по ходу нарезания резьбы постепенно поджимают. Плашка раздвижная или призматическая состоит из двух самостоятельных частей с направляющими канавками, которые нарезают резьбу полного профиля по мере сближения половинок. Обычно раздвижные плашки (или полуплашки) используются для нарезания трубной дюймовой резьбы, когда одной такой плашкой с шагом 11 ниток на дюйм можно нарезать резьбу на трубах различного диаметра начиная с одного дюйма.
Для нарезания метрической резьбы раздвижные плашки тоже используются для больших диаметров, когда нарезать резьбу затруднительно даже разрезной плашкой.
Для вращения метчиков используют вороток, а для плашек - плашкодержатель. Плашкодержатель может иметь винты для поджима разрезной плашки. А для использования раздвижных плашек используется специальный инструмент - клупп, в котором можно регулировать расстояние между половинками плашки. При этом на каждой половинке плашки указывается номер клуппа (в данном случае 15), размер резьбы (1/2") и номера половинок (1 и 2). Клуппы бывают с косой рамкой, цилиндрические и трубные, причем трубные отличаются от двух первых конструкцией плашки и сдвигающего механизма.
Трубный клупп применяют при ремонтных сантехнических работах для нарезания резьбы на концах труб. В трубном клуппе нет полуплашек, а имеются три отдельные части плашек, и каждая из этих частей плашек сдвигается по канавкам в специальных планшайбах. Винтовальная доска предназначена для нарезания резьбы небольшого диаметра (до 6 мм) и теперь применяется редко. Винтовальная доска - это пластина из инструментальной стали с высверленными в ней отверстиями и нарезанной резьбой. Число различных резьбовых гнезд на доске достигает 15, причем каждый размер резьбы повторяется не менее двух раз. Удобство винтовальных досок в том, что одним инструментом можно нарезать целую гамму резьб различного размера, но резьбовые гнезда не особенно долговечны, и даже дублирование каждой резьбы продлевает срок службы доски незначительно. Этот инструмент получил распространение для нарезки резьбы на мягких металлах - например, крепежные изделия из латуни в приборостроении.
Рекомендации по применению
Работа по нарезанию резьбы в отверстии начинается не с просверливания самого отверстия - работа начинается с надежного закрепления обрабатываемой детали. И усилие при сверлении отверстия, и усилие при нарезании резьбы требуют достаточно надежного закрепления, чтобы деталь не сорвалась и не начала поворачиваться. И только после этого можно приступать к просверливанию отверстия нужного диаметра. Диаметр сверла выбирается в соответствии с размерами выбранной резьбы.
Для облегчения входа метчика край отверстия желательно обработать зенковкой с углом 90 (или 120) градусов на глубину 1 мм. Вручную трудно нарезать резьбы диаметром больше 10 мм, поэтому более глубокая зенковка не потребуется. Несоответствие диаметра отверстия размеру резьбы приводит к следующим дефектам. Если диаметр отверстия больше необходимого, то получить полный профиль резьбы не удастся, и резьба будет слабая (прослабленная), и из такого резьбового гнезда легко вырвать винт, болт или шпильку.
Слишком малый диаметр отверстия вынуждает метчик снимать слишком много материала, с чем он не всегда справляется. Перегрузка метчика может привести к срыву витков резьбы или поломке самого метчика.
Очистив отверстие от стружки и смазав черновой метчик маслом, приступаем к нарезанию резьбы. Вставляем черновой метчик заборной частью в отверстие и с помощью воротка начинаем его вращать по часовой стрелке (правая резьба). Необходимо обеспечить перпендикулярность оси метчика к поверхности детали и, аккуратно нажимая, обеспечить врезание его в металл. При отсутствии зенковки края отверстия и при слишком малом для данной резьбы диаметре отверстия процесс врезания довольно затруднителен и требует упорства, а иногда даже невозможен. После того как метчик врежется в металл, поверните его по часовой стрелке на 0,5-1,5 оборота и на пол-оборота назад, против часовой стрелки для дробления стружки. Продолжайте вращение (1-2 оборота вперед и пол-оборота назад) до полного погружения метчика в отверстие. Чем большее усилие приходится прикладывать для вращения метчика, тем короче должен быть рабочий ход (до 0,5 оборота). После того как метчик углубится в отверстие полностью, выверните метчик из отверстия, очистите его от стружки и уберите. Переходите к среднему, а затем и к чистовому метчику. Не старайтесь форсировать работу и пропускать средний метчик - можете сломать чистовой.
Черновым метчиком нарезать резьбу полного профиля нельзя - он снимает только 60 процентов металла и нарезает всего лишь половину профиля резьбы по высоте. Промежуточный метчик снимает еще 30 процентов металла, а чистовой снимает оставшиеся 20 процентов металла и обеспечивает полный профиль резьбы нужного диаметра. Неполный профиль резьбы иногда можно использовать для очень плотных неразъемных резьбовых соединений.
Смазкой при нарезании резьбы обычно служит любое смазочное масло, но для нарезания резьбы в деталях из нержавеющей стали лучше применять олеиновую кислоту или керосин, а для черных металлов (чугун, сталь) хозяйственное мыло или другое щелочное средство (но можно и керосин).
Нарезание резьбы в глухих отверстиях сложнее. Глубина отверстия под нарезание резьбы должна быть больше необходимой длины нарезанной части на величину 5-6 шагов резьбы. Порядок нарезания резьбы отличается тем, что каждый метчик после двух-трех оборотов необходимо вывертывать из отверстия и очищать его и отверстие от стружки. При неумелом использовании метчиков, в особенности малого диаметра, нередки поломки инструмента. Достать сломанный метчик от отверстия доступными средствами удается тогда, когда обломок торчит из отверстия. Во всех других случаях лучше сверлить отверстие заново рядом, хотя в литературе можно встретить описания способов удаления обломков метчика из глубины отверстия. Нарезание наружной резьбы тоже имеет свои особенности. Главное -диаметр стержня, на котором предполагается нарезание резьбы. Наружный диаметр стержня должен быть как можно ближе к наружному диаметру резьбы, а поскольку резьбы стандартизованы и обозначаются по наружному диаметру, то к размеру резьбы. Поэтому выбирайте стержень, наружный диаметр которого равен или на 0,1 мм меньше наружного диаметра резьбы.
Неточности в наружном диаметре стержня чреваты следующими дефектами резьбы. При слишком малом диаметре стержня резьба получится неполного профиля и, соответственно, не сможет воспринимать нужную нагрузку - резьбу попросту сорвет. При слишком большом диаметре стержня плашка должна снимать лишний слой материала, и такая излишняя нагрузка может приводить к срыву витков резьбы или выкрашиванию зубьев плашки.
Нарезание резьбы начинается с закрепления детали в тисках и снятия фаски напильником. Ширина фаски должна быть не менее двух-трех ниток резьбы, а угол около 30 градусов. От тщательности выполнения фаски зависит качество будущей резьбы, так как первые витки определяют дальнейшее направление резьбы. Плашка закрепляется в плашкодержателе маркировкой наружу, и этой стороной плашки начинают формировать первый виток резьбы. Иногда советуют перед этим смазать стержень маслом, но при прорезании первого витка это не помогает, а мешает. Плашку с плашкодержателем устанавливают в плоскости, перпендикулярной оси стержня - лучше всего проверить угольником. Прижимая плашку к фаске на стержне, с усилием поворачивают ее по часовой стрелке, врезаясь в металл. Если это не удается, заново проточите фаску. Плашку, врезавшуюся в материал, поворачивают на один-полтора оборота по часовой стрелке и на пол-оборота против часовой стрелки для дробления стружки. Если стружку вовремя не раздробить, то резьба получится рваная, неровная. В процессе нарезания резьбы плашку смазывают смазочным маслом (цветные металлы), олеиновой кислотой (нержавеющая сталь), раствором щелочи или хозяйственного мыла (черные металлы) или керосином. При большом усилии при нарезании резьбы уменьшите угол рабочего хода (до 0,5 оборота) - от этого качество нарезанной резьбы станет только выше. Нарезание трубной резьбы на трубах имеет свои особенности.
