Что такое глубина резьбы? Рекомендации по проектированию и обработке на станках с ЧПУ для получения точной резьбы.

Чем глубже резьба, тем больше удерживающая сила. Неправильная установка может привести к срыву резьбы, протечкам уплотнений или разрушению соединений под нагрузкой. Согласно данным инженерной статистики по крепежным изделиям, увеличение глубины резьбы с 75% до 100% обеспечит дополнительное примерно 5% прочности соединения, однако, как было установлено, недостаточное зацепление резьбы является одной из основных причин ее срыва.

Это руководство поможет вам понять, что означает термин «глубина резьбы», в чем разница между глубиной резьбы и глубиной отверстия, а также как регулировать глубину резьбы при обработке на станках с ЧПУ. Вы научитесь читать таблицу глубины резьбы, избегать распространенных ошибок при определении глубины резьбы и проверять конструкции с поставщиком станков с ЧПУ перед запуском в производство.

Что такое глубина резьбы?

Глубина резьбы — это расстояние, нарезанное резьбой в отверстии или винте вдоль оси детали. Она определяет количество материала, удерживаемого на ответном крепежном элементе. При закупке резьбовых деталей, изготовленных на станках с ЧПУ, для серийного производства глубина резьбы является одной из характеристик, на которую следует обратить внимание на раннем этапе, поскольку она имеет решающее значение для определения прочности, герметичности и стоимости сборки каждой заказанной детали.

Высота резьбы против полной глубины резьбы

Высота одного зубца резьбы, от основания до вершины, называется высотой резьбы. Полная глубина резьбы не является тем же самым. Общая длина всех пригодных для использования и полных витков резьбы в отверстии. Одно число обозначает один зубец. Другое относится ко всей площади резьбы, через которую проходит крепежный элемент для обеспечения прочности.

Инженерам очень легко спутать эти два понятия, поскольку в обоих случаях термин «глубина» используется в рабочих чертежах довольно свободно. При выборе размера и шага резьбы высота резьбы определяется стандартом резьбы. Полная глубина резьбы — это проектное решение, и она определяется глубиной нарезанного и нарезанного отверстия.

Глубина зацепления резьбы против полной глубины резьбы

Термин «глубина зацепления резьбы» используется для описания величины зацепления резьбы по сравнению с полной глубиной резьбы.

Полная глубина резьбы указывает на величину глубины витков резьбы. Глубина зацепления может использоваться для определения степени фактического ввинчивания ответного болта в резьбу. Глубина отверстия может быть больше глубины резьбы болта. Зацепление на величину, равную диаметру, обеспечивает полную прочность соединения. Если требуется большая полная глубина резьбы, например, для многократных циклов сборки или для более мягких материалов, то больший запас прочности может быть обеспечен за счет использования большей полной глубины резьбы.

Глубина резьбы против глубины резания за один проход.

Глубина резания за один проход — это не техническая спецификация, а термин, используемый в машиностроении. В руководстве по эксплуатации одноточечной резьбонарезки от CNC Home Beyond она определяется пошагово. Этот термин используется для обозначения количества материала, удаляемого при каждом проходе, по мере того как инструмент достигает конечной полной глубины резания. Программы ЧПУ разбивают процесс нарезания резьбы на несколько проходов для продления срока службы инструмента и поддержания точности, особенно при работе с нержавеющей сталью и титаном, которые являются твердыми сплавами.

Когда следует учитывать глубину резьбы?

Если вы планируете увеличить глубину резьбы, каковы условия?

Перед предоставлением коммерческого предложения необходимо четко определить спецификацию глубины резьбы. Глубина резьбы оказывает три прямых воздействия на посадку деталей, нагрузки и герметизацию жидкости или газа в резьбовом соединении. Проверка конструкции обычно игнорируется, что приводит к доработке после изготовления деталей.

Сборка деталей

Слишком мелкая резьба приведет к тому, что болты упрутся в дно до того, как детали будут скреплены. Застревание стружки может привести к заклиниванию соединения, если резьба глубже, чем зазор. Если фактическая длина крепежного элемента в сборке не указана, глубину следует проверять по фактической длине крепежного элемента в сборке, а не по номинальному размеру отверстия на чертеже.

Грузоподъемность

Глубина резьбы напрямую связана с прочностью на сдвиг. Мелкая резьба сорвется при нагрузке, поскольку меньшее количество боковых поверхностей резьбы будет распределять усилие. Минимальная глубина резьбы для соединения стали со сталью и другими сплошными материалами составляет 1 диаметр крепежного элемента и увеличивается до 1.5 или 2 диаметров для алюминия или других более мягких сплавов. Первые несколько витков резьбы оказывают наибольшее влияние, и их слишком короткая длина значительно ухудшает сцепление, что не соответствует процентному уменьшению длины резьбы.

Требования к уплотнению

Для обеспечения герметичности резьбы в трубах и гидравлических фитингах используется полная глубина резьбы. Согласно руководству по резьбонарезным инструментам, неглубокое зацепление является одной из наиболее частых причин выхода из строя уплотнений в резьбовых фитингах. Уплотнение не полностью зацепляется, если глубина слишком мала. В системах герметизации следует указывать максимальные ограничения по глубине резьбы, чтобы гарантировать, что уплотнение сожмется до того, как оно упрется в дно отверстия.

Глубина резьбы — это то же самое, что и глубина отверстия?

Нет. Глубина отверстия — это общая глубина отверстия, включая любой нерезьбовой зазор внизу. Глубиной резьбы считается только та часть резьбы, которая имеет целые, пригодные для использования витки. Отверстие обычно сверлят глубже, чем глубина резьбы, чтобы обеспечить зазор для стружки и для биения метчика.

Как указать глубину резьбы и глубину отверстия на чертежах?

На чертежах следует отдельно указывать общую глубину отверстия и полную глубину резьбы с учетом допуска. Это распространенная проблема, приводящая к спорам в цехе, о чем свидетельствует руководство по проектированию деталей от Anixusa. Часто указывается одно число, что вызывает путаницу в цехе. Если чертеж проверяется компанией Tuofa, инженеры обсудят две указанные глубины и убедятся, что они четко указаны, прежде чем составлять смету.

Что произойдет, если глубина резьбы будет неправильной?

Неправильная глубина резьбы приводит к срыву резьбы, неуспешному прохождению испытания на затяжку или протечке узла после доставки на объект. Одной из распространенных причин отказа соединений, упоминаемых в литературе по крепежным изделиям, является недостаточная глубина резьбы в глухих отверстиях. Выявление этой ошибки после производства приводит к порче деталей и задержке поставок.

Как контролировать глубину резьбы при обработке на станках с ЧПУ?

При обработке деталей в больших объемах можно добиться контролируемой и повторяемой глубины резьбы с помощью станков с ЧПУ. Станок регистрирует положение инструмента по каждой оси, что обеспечивает постоянство глубины резьбы во всех изготавливаемых деталях. Для обеспечения хорошей повторяемости необходима правильная настройка, выбор инструмента и программирование.

Установите правильную глубину по оси Z.

Ось Z определяет глубину резания отверстия. Программисты выбирают целевую глубину, рассчитанную исходя из общего значения глубины резьбы на чертеже, а затем добавляют номинальную величину для захода инструмента. Резьба может быть не полностью обработана в нижней части глухого отверстия, если ось Z установлена ​​всего на 0.5 мм.

Выберите подходящий способ нарезания резьбы.

Различные методы резки, такие как нарезание резьбы, одноточечная нарезка резьбы и фрезерование резьбы, обеспечивают разную глубину резания. Нарезание резьбы является быстрым и экономичным методом при работе со сквозными отверстиями. Фрезерование резьбы обеспечивает лучший контроль в случае глухих отверстий, поскольку траектория движения инструмента регулируется автоматически, так как на него не воздействует полная сила резания из-за отсутствия контакта.

Установите правильный ход инструмента.

Во избежание поломки инструмента при его перемещении не следует опускаться до самого дна отверстия. Программы ЧПУ учитывают общую глубину резьбы плюс шаг зазора зазора. Это корректно заложено в программировании, что обеспечивает защиту режущего инструмента и готовой детали. При работе с несколькими инструментами следует учитывать ограничения по перемещению для самого короткого инструмента в наборе, а не только для номинального значения программы, поскольку вариации длины инструментов будут накапливаться в течение производственного цикла.

Предусмотреть достаточный зазор под днищем.

Расстояние между самой нижней полной резьбой и дном отверстия называется зазором до дна. Он обеспечивает место для сбора стружки и предотвращает удары наконечника инструмента о твердые предметы. Типичный зазор до дна составляет 2-3 длины шага резьбы для глухих отверстий.

Контроль глубины резьбы в процессе производства

Глубина резьбы проверяется в процессе контроля качества, а не только на заключительном этапе. Смещение по оси Z можно обнаружить на ранней стадии, чтобы избежать отбраковки всей партии. Как правило, цеха с жесткими допусками проверяют глубину резьбы через каждые несколько изготовленных деталей, а не только в начале и в конце работы. Это особенно важно при длительных производственных циклах, где глубина может изменяться со временем, и глубина в конце работы не обязательно будет отражать это смещение.

Чем отличается глубина резьбы в глухих и сквозных отверстиях?

Для глухих и сквозных отверстий требуются разные решения по глубине резьбы. Глухое отверстие не имеет свободного нижнего конца, и глубина полной резьбы ограничена глубиной, которую можно безопасно нарезать. Для сквозного отверстия нижнего предела нет, и глубина резьбы определяется толщиной стенок или требуемым зацеплением.

Глубина резьбы в глухих отверстиях

Обработка глухих отверстий требует особой осторожности. Стружка не проходит насквозь, поэтому она скапливается на дне и может повредить метчик. Зазор на дне всегда должен быть предусмотрен, и при использовании резьбонарезного инструмента, близкого к полной глубине отверстия, следует выбирать донный метчик или резьбофрезер.

Глубина резьбы в полностью резьбовых сквозных отверстиях

Сквозные отверстия обеспечивают большую гибкость, поскольку стружка проходит через противоположную сторону пластины. Нет нижнего предела для полной глубины резьбы, она обычно определяется требуемой длиной зацепления. Это упрощает и снижает стоимость изготовления сквозных отверстий постоянной глубины, соответствующей значениям, указанным в таблице.

Сравнение обработки на станках с ЧПУ

Технологии нарезания резьбы в глухих и сквозных отверстиях различаются, и в следующей таблице приведено краткое описание этих различий.

Какие распространенные проблемы с глубиной резьбы возникают при обработке на станках с ЧПУ?

В таблице ниже приведены распространенные ошибки в глубине резьбы, а также их причины и стоимость для конечной детали.

Как глубина резьбы влияет на стоимость обработки на станках с ЧПУ?

Выбор глубины резьбы повлияет на время обработки, срок службы инструмента и стоимость контроля. В следующей таблице представлен анализ источников этих затрат и способов их контроля.

Как Tuofa поддерживает проекты с критически важной глубиной потоков?

Будь то контроль качества конструкции или проверка готовой детали, компания Tuofa Machining гарантирует точность глубины резьбы на протяжении всего процесса. Сервисный центр Tuofa CNC Machining Service проверит ваш чертеж до начала резки, а не после того, как партия деталей не пройдет проверку качества.

Перед составлением сметы подтвердите требования к резьбе.

Перед тем как предоставить смету, мы проверяем, указаны ли на чертежах как глубина резьбы, так и глубина отверстия. Кроме того, мы проверяем, соответствуют ли требуемые глубины используемому вами крепежу.

Выявление рисков, связанных с глубиной резьбы, до начала производства.

Наши инженеры по быстрому прототипированию проверяют глубину глухих отверстий, толщину стенок, тип материала и другие параметры, чтобы выявить потенциальные проблемы, такие как поломка инструмента или возможное прорыв тонкостенного материала, до начала производства.

Проверка резьбовой сборки с помощью прототипов, изготовленных на станках с ЧПУ.

Если вам нужны детали с резьбой по индивидуальному заказу, компания Tuofa может изготовить прототипы на станках с ЧПУ перед серийным производством, чтобы помочь вам проверить фактическую сборку резьбы. Прототип можно протестировать с соответствующим винтом, болтом или другим компонентом с резьбой, чтобы подтвердить, что глубина резьбы детали по индивидуальному заказу соответствует требованиям. Таким образом, можно снизить себестоимость производства.

Заключение

Короче говоря, всегда важно знать толщину резьбы в вашем производственном заказе. Указание полной глубины резьбы, минимальной глубины резьбы и глубины отверстия гарантирует качественную сборку, несущую способность и герметичность. С самого первого дня разработки вашего продукта сотрудничество с опытным поставщиком деталей, изготовленных на станках с ЧПУ, от компании Tuofa, снизит вероятность ошибок или доработок как на этапе прототипирования, так и в крупномасштабном производстве.

Перед началом полномасштабного производства проверьте чертежи, глубину резьбы крепежного элемента, а также сравните результаты с прототипом, изготовленным на станке с ЧПУ. Так вы избежите неприятного сюрприза, когда обнаружите, что глубина резьбы оказалась неправильной.

FAQ

Зачем нужно делать глухое отверстие большей глубины?

Поскольку в глухом отверстии нет отверстия для отвода стружки, требуется дополнительная глубина резьбы. Нижний зазор делается значительно глубже, чем последний виток резьбы, чтобы вместить стружку и предотвратить поломку инструмента при сверлении твердых материалов.

Какие инструменты наиболее точны для расчета прочности резьбы и площади зацепления?

В большинстве случаев резьбонарезной глубиномер и калибр GO обеспечат быстрые и надежные результаты. Координатно-измерительная машина или оптический контроль позволяют получить точные измерения глубины в файле для ответственных или уплотнительных работ.

Достаточно ли глубины резьбы 1.5D?

Как правило, глубины, равной 1 диаметру (1D), достаточно для обеспечения полной прочности соединения для многих стандартных стальных крепежных элементов. Глубина 1.5D обеспечивает запас прочности и является стандартной для более мягких материалов, таких как алюминий. Глубина 1.5D может быть достаточной в зависимости от материала и требуемой нагрузки, поэтому, пожалуйста, обратитесь к условиям вашего применения.

Как рассчитать глубину резьбы?

В литературе по механической обработке, в том числе в журнале Practical Machinist, часто приводится формула 0.61343 x шаг резьбы для определения высоты резьбы под углом 60 градусов. Полная глубина резьбы равна этому значению, умноженному на количество зацепленных витков. Используйте опубликованную таблицу глубины резьбы стандартных размеров, а не рассчитывайте ее для каждой детали отдельно.

Таблица глубины резьбы

Это таблица глубины резьбы, которую можно использовать в качестве ориентира для наиболее распространенных метрических размеров. Всегда сверяйте фактическую длину и материал крепежного элемента с чертежом, прежде чем приступать к его изготовлению.