Коническая резьба: виды, размер и нарезка

Это какая? Коническая резьба – спиралевидные канавки, сделанные на конусной трубе. Необходима для герметичного соединения, не пропускающего воздух. Чаще всего применяется в трубопроводах.

Что необходимо знать? Различают несколько видов конической резьбы, которые отличаются размерами, количеством витков, углом наклона, внутренним диаметром и обозначениями на чертежах. Некоторые из них можно нарезать своими руками в гараже.

Что собой представляет коническая резьба

При обработке металла очень часто выполняется нарезание резьбы. Существует несколько видов резьбы, но чаще всего делается коническая. Она применяется в трубопроводах, работающих под высоким давлением.

Главное отличие такой резьбы — это уменьшение ее диаметра к концу трубы и закругленные очертания верхушек нарезки и впадин. Благодаря резьбе происходит закрепление и уплотнение деталей, в результате чего получается герметичная конструкция.

Главное достоинство — возможность нарезания резьбы без разбора деталей, то есть по месту. Для ее создания применяются клуппы, специальные плашки, трубные тиски. Нарезание резьбы конической дюймовой описывает ГОСТ 6111 1952 года:

• плоскость резьбы и торец муфты при свинчивании должны совпадать, чтобы не было перетяга;
• осевой сдвиг плоскости по отношению к номинальному положению не должен превышать шаг резьбы;
• проверка наружной резьбы проводится посредством резьбового калибра;
• биссектриса угла и ось конической резьбы находятся перпендикулярно друг другу;
• шаг резьбы должен идти параллельно оси;
• при изменении расстояния от основания резьбы до торца изделия другие критерии должны соблюдаться;
• в резьбовом соединении должно быть не менее двух витков с полноценным профилем.

Согласно ГОСТу 6111 к основным характеристикам резьбы конической дюймовой относятся:

• наружный диаметр — 9,729-33,25 мм;
• размерность — до 6 дюймов;
• шаг конической резьбы — от 0,8 до 2,309 мм;
• количество витков на дюйм — от 11 до 28;
• внутренний диаметр — 8,567 – 30,292 мм;
• угол наклона — 1:16 (соотношение диаметра и высоты).

Выбирая шаг, нужно учитывать диаметр трубы, все данные можно найти в специальных справочниках.

При этом обязательно нужно учитывать соотношение расстояния и длины резьбы.

Виды конической резьбы и их обозначение на чертежах

Дюймовая резьба

При нарезании резьбы придерживаются стандартов NPT/NPTF. Их разработали в США для работы с трубами и арматурными деталями. Для дюймовой конической резьбы применяется ГОСТ 6111, который назван «Резьба: угол профиля 60°». В документе есть вся информация о характеристиках и величине соединений. Данный ГОСТ используется во всех государствах СНГ.

Внутренняя и внешняя резьба имеют зубья трапециевидной формы, расположенные под определенным углом. Все детали выполнены с высокой точностью, характеризуются плотным прилеганием. Так как американский стандарт содержит точные размеры, то специалист может легко нарезать резьбу, отвечающую всем требованиям.

Коническая резьба используется для любых труб для постройки инженерной коммуникации. На одном конце трубы нарезается внешний конус, а на другом конце — внутренний. В бытовых коммуникациях данный вариант практически не используется, он актуален там, где нужна высокая прочность и надежность — в нефтепроводах и газопроводах.

Треугольная крепежная резьба используется при замене запчастей иностранных автомобилей, выпускаемых в странах с дюймовой системой мер (Америка, Англия и другие). Такая нарезка применяется для производства муфт, угольников, контрагаек, тройников. Коническая резьба применяется для изготовления винтов, сантехнических креплений, шестеренок, бытовой техники, вычислительных устройств, благодаря своей высокой прочности.

В бытовых коммуникациях значительно чаще, чем металл, используется полипропилен и пластик. Но в промышленном производстве, связанном с опасным газами, горячими жидкостями и высоким давлением используются безопасные стальные трубы с конусной резьбой.

Резьбу классифицируют на три класса — от 1 до 3. После цифрового обозначения класса стоит буква: А — внешняя резьба, В — внутренняя резьба. 1 класс означает самую низкую точность, 2 класс — среднюю, 3 класс — высокую точность (полное соответствие стандартам).

Диаметр внутренней конической резьбы обозначается буквами D1, d1, внешний диаметр — D, d, шаг профиля — р. Обозначение промежуточных диаметров выглядит как D2, d2.

Метрическая коническая резьба

Резьба регламентируется ГОСТ 25229-82, а дополнительные характеристики отражены в ГОСТ 9150-81. Метрическая коническая резьба имеет на чертеже следующие обозначения:

• D/D1/D2 – внешний/внутренний/промежуточный диаметр;
• ф/2 – угол уклона;
• ф – угол конуса;
• H – высота витков;
• Р – шаг витков.

Это главная треугольная резьба, имеющая крупный или мелкий шаг. Чаще используется крупный шаг, поскольку в таком случае риск ошибок и износа меньше. Мелкий шаг также имеет свои плюсы — такая резьба обладает высокой прочностью и предупреждает самоотвинчивание. Резьба с крупным шагом используется при формировании резьбовых элементов с тонкими стенками, на которые воздействует высокая динамическая нагрузка.

Трубная коническая резьба имеет обозначение МК25х2 LH:

• К — конический вариант;
• LH – направление;
• М — метрическая нарезка;
• 25 — диаметр в плоскости в миллиметрах.

Коническая резьба

Она используется для надежного скрепления деталей, которые работают под давлением. За счет волнообразного профиля соединение не требует дополнительной герметизации, а его функциональность сохраняется весь срок службы. Регламентирует коническую резьбу ГОСТ 6211-81 (BSW на Западе).

Учитывается три диаметра: наружный, внутренний и средний. Чертеж похож на трапецию, где вершина является  внутренней, а основание — наружной конической резьбой. Промежуточная величина совпадает с диаметром стандартной дюймовой резьбы. Это нужно помнить при сращивании разных типов соединения.

Если конусообразную деталь начать вкручивать в дюймовую резьбу, вначале соединение будет неплотным. К средней части отрезка оно начнет уплотняться, и натяг будет расти. По мере износа детали и роста диаметра внутреннего отверстия проводят замену цилиндрического элемента.

При подготовке деталей важно не забывать о припусках и учитывать наружный диаметр: уклон можно делать только после проверки длины. Можно пользоваться токарным станком или фасонным резцом. При любом варианте нужно проводить ручную настройку, проверяя угол специальным калибром.

За счет того что угол вершины равняется 55° соединение получается очень герметичным: при закручивании происходит притирка деталей, при этом не нужно прилагать усилий, иначе деталь может повредиться. С изделиями из латуни и алюминия данный метод не используют.

Наружная резьба обозначается буквой R, внутренняя — буквами Rc. Рядом с буквенным обозначением пишется размер в дюймах. Левая резьба помечается буквами LH.

Длину указывать не нужно, так как она стандартная.

Другие виды резьбы:

• Круглая. Она применяется для кранов и арматуры трубопроводов. Коническую дюймовую резьбу характеризует ГОСТ 13536-68. В обозначении присутствуют буквы Кр, после которых указываются геометрические параметры. Угол при вершине составляет 30°.
• Трапецеидальная. Все характеристики данной конической резьбы описаны в ГОСТ 24738-81. Коническая резьба с шагом от 1,5 до 12 мм, размер изделий составляет 8 – 640 мм. В буквенном обозначении ставятся символы Тр.
• Упорная. Требования регламентируются ГОСТ 10177-82. Она используется, если есть повышенная нагрузка на ось. В основе резьбы лежит трапеция, у которой одна сторона находится под углом 30°, а вторая — 3°. В обозначении ставится буква S (за ней указывается шаг и диаметр).

В соответствии с ГОСТ, длина соединений может быть меньше указанной в нормативных документах. Отклонения среднего диаметра составляют от 0,9 до 3,5 мм. Размер внешнего диаметра устанавливается эмпирическим путем.

Оборудование и инструменты для нарезки конической резьбы

Нарезание конической резьбы чаще всего проводят с использованием плашек. Круглые инструменты для резки металла выполнены из закаленной стали. Они имеют разные размеры и форму. Характеристики таких инструментов указаны в ГОСТах.

Плашки являются простыми и при этом универсальными элементами. Они часто используются как в разовых работах, проводимых ручным способом, так и для комплектации станков в случае серийного изготовления. Коническая резьба плашками создается в один проход.

Конструктивно плашки являются гайками определенной формы. У них есть:

• Центральное резьбовое окно с режущими кромками. Оно служит для формирования резьбы.
• Боковые отверстия. При нарезании конической резьбы через них отводится металлическая стружка, которая образуется в процессе работы.
• Специальные пазы, которые нужны для фиксации съемных ручек.

Нарезание внешней резьбы проводится с помощью клуппов. Также они находят применение при восстановлении геометрической структуры поврежденной нарезки. Клупп — это круглая рамка из металла, напоминающая трубку. В ней закрепляются съемные резцы (4 штуки), выполненные из стали высокой прочности. Инструмент имеет широкий держатель с направляющим элементом, благодаря чему вероятность перекоса резьбы уменьшается.

Первые резцы погружаются менее глубоко, создавая черновую дорожку при нарезке. Это позволяет с большой точностью проводить дальнейший процесс и не дает возникать искривлениям. Все другие резцы заканчивают формирование резьбы, согласно установленным параметрам.

Существуют разные виды клуппов. Наиболее простые из них — это ручные. В таком случае формирование резьбы происходит только за счет мышечной силы. Удобнее работать комплектами с трещоткой, которая дает возможность накручивать клупп за счет возвратно-поступательных движений.

Для нарезки конической резьбы применяют станки с двигателями большой мощности. Имеющийся тормоз гарантирует безопасность работ. Станки комплектуют разными элементами для оптимизации производственного процесса. Нарезка на станках делается с помощью специальных плашек, у которых предусмотрена возможность раздвижения резцов. Это приводит к росту производительности и позволяет делать резьбу с высокой точностью.

При нарезании шпиндель запускается на низких оборотах. На станках можно выполнить специальные настройки, чтобы задать необходимые параметры. Один оборот детали должен совпадать с перемещением на один шаг. Современные станки позволяют разрабатывать даже нестандартные варианты фитингов с конической резьбой.

Качество производственных операций гарантируется работой на специализированном, надежном и долговечном оборудовании. На рынке предлагаются не только стационарные агрегаты, но и мобильные версии.

Для нарезания внутренней конической резьбы используется метчик. Он выглядит как длинный винт, имеющий канавки для отведения металлической стружки. Метчики делают из закаленной стали высокой прочности. Отличительная особенность изделия — рабочая часть. Она вставляется внутрь трубы и проворачивается. Метчик имеет хвостовик, который удерживается специальным держателем.

Внутреннюю резьбу нарезают на специальных станках, которые оснащают метчиками. В процессе работы они вращаются за счет электромотора. Такое оборудование можно купить как в стационарном, так и в мобильном варианте.

Часто задаваемые вопросы о конической резьбе

Как выполнить нестандартное коническое соединение?

Если нужно соединить внутреннюю цилиндрическую и коническую наружную резьбу без применения переходников, можно использовать стандарт ТКР, который основан на BSW. Нужно помнить, что в отличие от остальных стандартов, размер выражает не фактический, а условный проходной диаметр трубы. Расстояние между торцом и основной плоскостью (длина) составляет 4 – 28,6 мм, а общая рабочая протяженность — 6,5 – 40 мм.

Согласно ГОСТ на трубную коническую резьбу длина соединения может быть меньше стандартной. Важно помнить, что внешний диаметр резьбы устанавливается эмпирически, а отклонения от среднего значения могут составлять 0,9 – 3,5 мм.

Как самому нарезать коническую резьбу?

Чтобы сделать это самостоятельно, нужно:

• Зажать изделие тисками, оставив доступ к измерительному треугольнику.
• При работе на сверлильном станке нужно просто ровно зажать деталь (без перекосов). Если вы используете дрель, угол контролировать будет сложнее, но можно воспользоваться кондуктором или направляющей муфтой.

• Аккуратно выполнять чистовой проход коническим сверлом или разверткой.
• Точное отверстие под резьбу позволяет метчику создать коническую резьбу высокого качества.

Какие существуют размеры конической резьбы?

По ГОСТ 6211-81 основные характеристики резьбы — это:

• размер — составляет от 1 / 16 до 6 (например, коническая резьба 1 / 4 дюйма, или коническая резьба 3 / 4 дюйма);
• рабочая длина (l1) — равна 6,5 – 40 мм;
• шаг резьбы (Р) — может быть от 0,907 мм до 2,309 мм;
• внешний диаметр — входит в пределы 7,723 – 163,830 мм.

Когда дело касается ответственных приборов или конструкций, важно получить герметичные соединения высокой прочности. В таких ситуациях самым лучшим решением будет применение трубной конической резьбы. Благодаря ей можно достичь необходимого уровня герметичности. Это особенно важно для гидравлических узлов или трубопроводов высокого давления.