Резьбовое отверстие: виды и алгоритм создания

О чем речь? Резьбовое отверстие создают для соединения деталей. Часто используется в металлоконструкциях, машиностроении, при производстве бытовой техники. Представляет собой отверстие, по стенкам которого идут впадины и выемки, необходимых для накручивания, например, болта. 

Как создать? В нарезке резьбы используют разные инструменты. Чаще всего это сверла и метчики. Создание отверстия возможно и в домашних условиях, но тогда есть риск допустить массу ошибок. Расхождение даже в полмиллиметра чревато разрушением соединенной конструкции.

Что собой представляет резьбовое отверстие

Это круглое отверстие, созданное сверлением изделия штампованным инструментом и имеющее внутреннюю резьбу. Резьбу можно сформировать путем нарезания при невозможности использования гаек и болтов. Также резьбовое отверстие обозначается, как отверстие, подходящее для соединения двух элементов посредством крепежа.

Резьбовое отверстие в деталях выполняет следующие функции:

• Играет роль соединительного механизма: позволяет соединять детали с использованием гаек или болтов. Резьба, с одной стороны, помогает избежать потери застежки в процессе применения изделия, а, с другой стороны, дает возможность снять застежку, если в этом есть необходимость.
• Упрощает доставку. Отверстия в деталях позволяют более компактно упаковать продукцию и сделать это быстро. В результате доставка облегчается за счет уменьшения размеров упаковки товара.

Основные параметры резьбового отверстия

Резьба, созданная в отверстии, называется внутренней.

Для крепления используются болты или шпильки. Последние комплектуются гайками и шайбами.

Разработаны ГОСТы на глухие и сквозные резьбовые отверстия. Существует классификация резьбы по различным параметрам:

• По назначению. Резьбы делятся на крепежные, крепежно-уплотнительные и ходовые. Крепежные используются для соединения деталей между собой. Для них характерно самостоятельное торможение, препятствующее ослаблению соединения под воздействием нагрузки. Ходовые резьбы нужны для передачи движения, а крепежно-уплотнительные для фиксации и герметизации мест соединений. Такие резьбы применяются в трубопроводах и запорных арматурах — они препятствуют просачиванию жидкостей и газов.
• По профилю. Это контур сечения в плоскости, проходящей через ось заготовки с резьбой. Профиль характеризуется определенным углом наклона сторон, имеет выступ и закругленную или плоско срезанную впадину. В зависимости от профиля выделяют резьбы: треугольные, прямоугольные, специальные, трапецеидальные, упорные, нестандартные. Для метрических цилиндрических резьб, имеющих диаметр не более 600 мм, разработаны ГОСТы, где прописан номинальный единый профиль.

• По диаметру. Он бывает внутренний, наружный и средний. Внутренний диаметр соответствует воображаемому цилиндру, границы которого проходят по резьбовым вершинам (выступающим элементам). Наружный диаметр характеризует размер цилиндра, описывающий углубления (впадины). Средний диаметр — это так называемый «вымышленный цилиндр», пересекающий в поверхности вилки резьбы так, что их ширина соответствует впадинам.
• По единицам измерения, используемым для определения размера резьбового отверстия (диаметра). Единицей измерения метрической резьбы является миллиметр, а дюймовой — дюйм. Кроме того, существует модульный вариант, измеряемый в модулях. Также есть питчевые резьбы. Чтобы питч преобразовать в дюйм, его нужно разделить на число Пи. Два последних варианта используются для червяков, которые используются в червячных передачах.
• По шагу. Это длина отрезка, проходящего между двумя соседними витками вдоль оси резьбы.
• По направлению винтовой линии. Существует правое и левое направление.
• По образующей. Она может быть цилиндрическая или коническая. Это зависит от того, какую конфигурацию имеет отверстие (конус либо цилиндр).
• По числу заходов. Резьбы делятся на одно- и многозаходные. Во втором случае заходов может быть два, три и более.

• По ходу. Это длина отрезка линии, идущей параллельно оси, между исходной точкой и точкой, расположенной в участке завершения поворота на 360°.
• По рабочей высоте витка, то есть по самой большой и самой маленькой высоте соприкосновения.
• По глубине. Это высота каждого выступа, то есть расстояние от его основания до вершины. Для определения глубины учитывается размер фаски, глубина вкручивания, недорез, запас наружной резьбовой поверхности болта или шпильки. Допуски на резьбовое отверстие, размер фаски, запас, недорез — все эти данные есть в специальных справочниках и пособиях. А для вычисления глубины ввинчивания используются коэффициенты (для разных сплавов и металлов они будут разные). Например, коэффициент для серого и ковкого чугуна равен 1,25, для бронзы, титана, латуни и стали — это 1, а для легких сплавов коэффициент составляет 2.

Резьба отверстия должна находиться в соответствии с характеристиками вкручиваемого элемента, чтобы совпали все выступы и углубления. Из-за любых неточностей ухудшается качество соединения и его надежность.

Как сделать резьбовое отверстие сверлом

Этапы нарезки внутренней резьбы:

Этап 1. Сверление отверстия

Выполнение резьбового отверстия начинается с формирования отверстия посредством спирального сверла с ушком, чтобы получить нужный диаметр.

Чтобы добиться большей чистоты поверхности отверстия, на сверло перед началом работы можно нанести специальный спрей для резки.

Этап 2. Формирование фаски на резьбовом отверстии

Фаска снимается при небольшом перемещении сверла в патроне до того момента, пока оно не заденет края отверстия. Так можно выровнять отверстие и добиться плавности нарезки резьбы. Снятие фаски позволяет продлить срок работы инструмента и предупредить возникновение заусенцев.

Этап 3. Выравнивание отверстия

Для этого применяется дрель либо сверлильный станок. На этом шаге нужно учесть следующие моменты:

• Размер будущего отверстия определяется размером будущего болта. Обычно диаметр крепежного элемента превышает диаметр просверленного под болт резьбового отверстия, поскольку дальнейшая нарезка резьбы приведет к увеличению размера отверстия. Также во избежание ошибок нужно учесть, что указанный в таблицах размер сверла совпадает с размером болта.
• Если вам не нужна большая глубина отверстия с резьбой, внимательно отнеситесь к данному параметру. Важно правильно подобрать тип метчика, поскольку от него зависит глубина.

Этап 4. Формирование резьбы

Предполагает поворот биты по часовой стрелке.

Не забывайте при каждом повороте на 360° поворачивать биту на 180° против часовой стрелки, чтобы избежать скопления стружки и освободить пространство для режущих элементов.

Типы метчиков для нарезания резьбы

Тип метчика, используемого для нарезки резьбы отверстий при производстве деталей,  зависит от размера фаски. Существует три вида метчиков.

Конический

Такой метчик за счет прочности и высокого давления резания используется для обработки твердых материалов. Он имеет 6 – 7 режущих зубьев, которые сужаются от кончика, и является самым перспективным инструментом для получения резьбы. Также коническим метчиком можно обрабатывать глухие отверстия. Но для завершения нарезки он не подходит, так как им не всегда получается полностью сформировать первые 10 витков.

Пробковый

Данным метчиком лучше всего выполнять глубокие резьбовые отверстия. Он выполняет нарезку за счет поступательного движения, постепенно формируя внутреннюю резьбу. Поэтому его следует применять после конусного метчика.

Метчики-пробки нельзя использовать при расположении отверстия у края детали, поскольку при попадании режущих зубьев на кромку инструмент может сломаться. Также данный тип метчиков не применяется для слишком маленьких отверстий.

Донный

Такой метчик оснащен одним или двумя режущими элементами. Он предназначается для работы с глубокими отверстиями и его применение зависит от того, какую длину имеет отверстие. Обычно в начале работы используется конусный или пробковый метчик, а затем обработку завершают донным метчиком, чтобы нарезка была более качественной.

Как правильно определить диаметр отверстия

Сначала нужно правильно и точно просверлить отверстие под резьбу. Если его диаметр получится больше требуемого, то шпилька или болт будут фиксироваться не прочно.

Диаметр стандартных резьбовых отверстий есть в таблицах профильной литературы. Справочные данные есть, например, для резьбы М8, М6 или М12. Если нужно получить какой-то нестандартный размер резьбы, диаметр отверстия можно рассчитать по данной формуле:

ДО = НД – Ш

Где:

• ДО — размер отверстия;
• НД — номинальный диаметр шпильки или болта, вкручиваемого в резьбу;
• Ш — шаг.

В результате расчетов мы получаем диаметр отверстия, а также диаметр сверла для его получения.

Обозначение резьбового отверстия на чертеже

В соответствии с ГОСТом обозначение резьбового отверстия на чертеже подчиняется определенным правилам:

• Внешний диаметр выделяется сплошной основной линией, а внутренний — тонкой линией. Проекция на плоскости выполняется прорисовыванием полной длины резьбы без сбега. На оси перпендикулярного типа пишется диаметр при применении дуги в ¾.
• Внешний диаметр резьбы отверстия отрисовывается тонкими линиями, а внутренний — толстыми, чтобы элемент выглядел контрастно. Таким же способом обозначаются и разрезы. При выполнении проекции для обозначения внутренних параметров диаметра дополнительно проводится сплошная толстая линия без разрывов.

• Перед тем как выполнять схематическое обозначение резьбового отверстия на чертеже, нужно отметить наружный диаметр резьбы толстыми стандартными линиями, и внутренний диаметр тонкими сплошными линиями.
• При выполнении параллельной проекции на плоскость нужно также отобразить внутренний диаметр по всей длине резьбы без сбегов.

Если при проецировании возникают проблемы, нужно это делать с помощью геометрических инструментов, чтобы выполнить проекцию более точно. Простейший вариант — это циркуль, который позволяет переносить окружности с высокой точностью (до миллиметров). Для работы нужно использовать циркули, которые фиксируются в нужном положении.

Часто задаваемые вопросы о резьбовом отверстии

Как сделать резьбовое отверстие в Компасе?

Чтобы сделать отверстие в данной программе, нужно зайти в меню «Элементы тела» и выбрать инструмент «Отверстие простое».

Выполните следующие действия:

• Переместите ползунок «Резьба».
• В меню инструмента в Компасе 3Д настройте параметры резьбового отверстия, резьбы (диаметр, длину, шаг, направление), а также параметры зенковки (или цековки).
• Зайдите во вкладку «Размещение», чтобы установить данные для размещения отверстия.
• Зайдите во вкладку «Дополнительные параметры» и установите угол наклона отверстия к первоначальной плоскости (если отверстие должно быть расположено не под прямым углом к плоскости).

Как помечается глухое резьбовое отверстие на чертеже?

Такое отверстие на чертеже называется «гнездо». Оно завершается конусом, имеющим угол 120° у вершины, остающейся от сверла. Размер угла на чертеже не пишется.

Какие бывают сквозные резьбовые отверстия под болт?

Размеры резьбовых отверстий под винты, заклепки, болты и шпильки с диаметром стержней 0,1 – 160 мм регламентируются ГОСТом 11284-75. Такие отверстия используются для скрепления деталей с зазорами.

Сделать резьбовое отверстие под винт или болт можно самостоятельно. Но для этого нужно правильно подобрать специальные инструменты, учитывая размер отверстия и свойства материала. Кроме того нужно уметь работать с дрелью и метчиками, а также обладать физической силой, чтобы просверлить твердый материал.

К тому же, малейшая неточность или неаккуратность может привести к несовпадению диаметра. В результате чего качество соединения падает (оно может ослабнуть или прийти в негодность). Даже если болт удастся закрепить, то полученная конструкция в дальнейшем может не справиться с нагрузками.